WO2015098450A1 - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

掃除機本体に正規の二次電池が装着されているか否かの確認を省電力化した電気掃除機を提供する。電気掃除機（１）は、二次電池（４）を着脱自在な掃除機本体（２）と、掃除機本体２に収納されて二次電池４から供給される電力によって駆動して吸込負圧を生じさせる電動送風機（８）と、二次電池（４）が掃除機本体（２）に装着されたときのみに二次電池（４）へ確認信号を送信し、かつ二次電池（４）から取得する受信信号と照合用情報との一致を照合する接続判定部（４５）と、接続判定部（４５）が受信信号と照合用情報との一致を確認した場合には電動送風機（８）の駆動を許可し、その他の場合には電動送風機（８）の駆動を禁止する制御部（４６）と、を備えている。

Description

電気掃除機

　本発明に係る実施形態は電気掃除機に関する。

　電動送風機の電源として二次電池を備える電気掃除機が知られている。

特開２００５－１３４６０号公報

　掃除機本体に対して装着自在な二次電池を備える従来の電気掃除機は、掃除機本体から二次電池へパルス状の確認信号を常時連続的に送信することによって、掃除機本体に正規の二次電池が接続されているか否かを照合していた。

　この従来の電気掃除機は、パルス状の確認信号を常時連続的に送信するため、常に二次電池の電力を無駄に消費してしまう。

　そこで、本発明は、掃除機本体に正規の二次電池が装着されているか否かの確認を省電力化した電気掃除機を提案する。

　前記の課題を解決するため本発明の実施形態に係る電気掃除機は、二次電池を着脱自在な掃除機本体と、前記掃除機本体に収納されて前記二次電池から供給される電力によって駆動して吸込負圧を生じさせる電動送風機と、前記二次電池が前記掃除機本体に装着されたときのみに前記二次電池へ確認信号を送信し、かつ前記二次電池から取得する受信信号と照合用情報との一致を照合する接続判定部と、前記接続判定部が前記受信信号と前記照合用情報との一致を確認した場合には前記電動送風機の駆動を許可し、その他の場合には前記電動送風機の駆動を禁止する制御部と、を備えている。

　本発明によれば、掃除機本体に正規の二次電池が装着されているか否かの確認を省電力化した電気掃除機を提供できる。

本発明の実施形態に係る電気掃除機の外観の斜視図。 本発明の実施形態に係る電気掃除機のブロック図。 本実施形態に係る電気掃除機の二次電池認識制御のフローチャート。

　本発明に係る電気掃除機の実施形態について、図１から図３を参照して説明する。

　図１は、本発明の実施形態に係る電気掃除機の外観の斜視図である。

　図１に示すように、本実施形態に係る電気掃除機１は、いわゆるキャニスタ型の電気掃除機である。電気掃除機１は、被掃除面上を走行可能な掃除機本体２と、掃除機本体２に着脱自在な管部３と、掃除機本体２に着脱可能な電源としての二次電池４と、を備えている。掃除機本体２と管部３とは、流体的に接続されている。

　二次電池４は、リチウムイオン電池であり、過充電や過放電を避ける保護回路（図示省略）を備えている。

　掃除機本体２は、本体ケース５と、本体ケース５の左右両側方にそれぞれ設けられている一対の車輪６と、本体ケース５の前半部に配置されている着脱自在な塵埃分離集塵部７と、本体ケース５の後半部に収納されている電動送風機８と、主に電動送風機８を制御する本体制御装置９と、二次電池４へ電力を導く電源コード１１と、を備えている。

　掃除機本体２は、二次電池４から供給される電力で電動送風機８を駆動させて、電動送風機８の駆動によって発生する負圧を管部３に作用させている。電気掃除機１は、管部３を通じて被掃除面から塵埃を含んだ空気（以下、「含塵空気」と呼ぶ。）を吸い込み、含塵空気から塵埃を分離し、分離後の塵埃を捕集し、蓄積するとともに分離後の空気を排気する。

　本体ケース５の正面部分には、本体接続口１２が設けられている。本体接続口１２は、掃除機本体２の流体的な入口であり、管部３と塵埃分離集塵部７とを流体的に接続している。本体ケース５の背面部には、二次電池４が機械的に接続される連結機構（図示省略）が設けられている。

　車輪６は、大径の走行輪であり、掃除機本体２を支えている。

　塵埃分離集塵部７は、掃除機本体２に流れ込む含塵空気から塵埃を分離し、捕集し、蓄積する一方で、塵埃が除去された清浄な空気を電動送風機８へ送る。塵埃分離集塵部７は、遠心分離方式であっても良いし、濾過分離方式であっても良い。

　電動送風機８は、二次電池４から供給される電力によって駆動する。電動送風機８は、塵埃分離集塵部７から空気を吸い込んで負圧（吸込負圧）を発生させる。

　本体制御装置９は、マイクロプロセッサ（図示省略）、およびマイクロプロセッサが実行する各種演算プログラム、パラメータなどを記憶する記憶装置（図示省略）を備えている。記憶装置には、予め設定される複数の運転モードが記憶されている。予め設定される複数の運転モードは、電動送風機８の運転出力の大小に関連するものであって、管部３で受け付けられる使用者の操作に対応している。それぞれの運転モードには、相互に異なる入力値（電動送風機８の入力値）が設定されている。本体制御装置９は、管部３で受け付けられる使用者の操作に応じて、その操作内容に対応する任意の運転モードを予め設定される複数の運転モードから択一的に選択して記憶部から読み出し、読み出した運転モードにしたがって電動送風機８を制御する。

　電源コード１１は、掃除機本体に着脱自在であって、配線用差込接続器（図示省略、所謂コンセント）から二次電池４へ電力を供給する。電源コード１１の自由端部には、差込プラグ１４が設けられている。二次電池４は、電源コード１１を介して充電される。

　管部３は、掃除機本体２から作用する負圧によって、被掃除面から含塵空気を吸い込み掃除機本体２へ案内する。管部３は、掃除機本体２に着脱自在に接続されている継手としての接続管１９と、接続管１９に流体的に接続されている集塵ホース２１と、集塵ホース２１に流体的に接続されている手元操作管２２と、手元操作管２２から突出している把持部２３と、把持部２３に設けられている操作部２４と、手元操作管２２に着脱自在に接続されている延長管２５と、延長管２５に着脱自在に接続されている吸込口体２６と、を備えている。

　接続管１９は、本体接続口１２へ着脱自在に接続される継手であり、本体接続口１２を通じて塵埃分離集塵部７に流体的に接続されている。

　集塵ホース２１は、長尺で可撓な略円筒形状のホースである。集塵ホース２１の一方の端部（ここでは、後方の端部）は、接続管１９に流体的に接続されている。集塵ホース２１は、接続管１９を通じて塵埃分離集塵部７に流体的に接続されている。

　手元操作管２２は、集塵ホース２１と延長管２５とを中継している。手元操作管２２の一方の端部（ここでは、後方の端部）は、集塵ホース２１の他方の端部（ここでは、前方の端部）に流体的に接続されている。手元操作管２２は、集塵ホース２１および接続管１９を通じて塵埃分離集塵部７に流体的に接続されている。

　把持部２３は、電気掃除機１を操作するために使用者が手で把持する部分である。把持部２３は、使用者が手で容易に把持できる適宜の形状で手元操作管２２から突出している。

　操作部２４は、それぞれの運転モードに対応付けられるスイッチを備えている。具体的には、操作部２４は、電動送風機８の運転停止操作に対応付けられる停止スイッチ２４ａと、電動送風機８の運転開始操作に対応付けられる起動スイッチ２４ｂと、吸込口体２６への電源供給に対応付けられるブラシスイッチ２４ｃと、を備えている。停止スイッチ２４ａおよび起動スイッチ２４ｂは、本体制御装置９に電気的に接続されている。電気掃除機１の使用者は、操作部２４を操作して電動送風機８の運転モードを択一的に選択できる。起動スイッチ２４ｂは、電動送風機８の運転中に、運転モードの選択スイッチとしても機能している。この場合、本体制御装置９は、起動スイッチ２４ｂから操作信号を受け取る度に運転モードを強→中→弱→強→中→弱→………の順に切り換える。なお、操作部２４は、起動スイッチ２４ｂに代えて、強運転スイッチ（図示省略）、中運転スイッチ（図示省略）、および弱運転スイッチ（図示省略）を個別に備えていても良い。

　複数の筒状体を重ね合わせたテレスコピック構造の延長管２５は、伸縮可能な細長略円筒状の管である。延長管２５の一方の端部（ここでは、後方の端部）には、手元操作管２２の他方の端部（ここでは、前方の端部）に着脱自在な継手構造が設けられている。延長管２５は、手元操作管２２、集塵ホース２１および接続管１９を通じて塵埃分離集塵部７に流体的に接続されている。

　吸込口体２６は、木床やカーペットなどの被掃除面上を走行自在または滑走自在であり、走行状態または滑走状態において被掃除面に対向する底面に吸込口２８を有する。また、吸込口体２６は、吸込口２８に配置されている回転自在な回転清掃体２９と、回転清掃体２９を駆動させる電動機３１と、を備えている。吸込口体２６の一方の端部（ここでは、後方の端部）には、延長管２５の他方の端部（ここでは、前方の端部）に着脱自在な継手構造が設けられている。吸込口体２６は、延長管２５、手元操作管２２、集塵ホース２１および接続管１９を通じて塵埃分離集塵部７に流体的に接続されている。つまり、吸込口体２６、延長管２５、手元操作管２２、集塵ホース２１、接続管１９、および塵埃分離集塵部７は、電動送風機８から吸込口２８へ至る吸込風路である。電動機３１は、ブラシスイッチ２４ｃから操作信号を受け取る度に運転開始と停止とを交互に繰り返す。

　電気掃除機１は、起動スイッチ２４ｂに対する使用者の操作を受け付けると電動送風機８を始動させる。例えば、電気掃除機１は、電動送風機８が停止している状態で起動スイッチ２４ｂに対する操作を受け付けると、先ず電動送風機８を強運転モードで運転し、再び起動スイッチ２４ｂに対する操作を受け付けると電動送風機８を中運転モードで運転し、三度、起動スイッチ２４ｂに対する操作を受け付けると電動送風機８を弱運転モードで運転し、以下同様に繰り返す。強運転モード、中運転モードおよび弱運転モードは、予め設定される複数の運転モードであり、強運転モード、中運転モード、弱運転モードの順に電動送風機８に対する入力値が小さい。始動した電動送風機８は、塵埃分離集塵部７から空気を排気してその内部を負圧にする。

　塵埃分離集塵部７内の負圧は、本体接続口１２、接続管１９、集塵ホース２１、手元操作管２２、延長管２５、および吸込口体２６を順次に通じて吸込口２８に作用する。電気掃除機１は、吸込口２８に作用した負圧によって、被掃除面上の塵埃を空気とともに吸い込んで被掃除面を掃除する。塵埃分離集塵部７は、電気掃除機１に吸い込まれた含塵空気から塵埃を分離し、蓄積する一方で、含塵空気から分離した空気を電動送風機８へ送る。電動送風機８は、塵埃分離集塵部７から吸い込んだ空気を掃除機本体２外へ排気する。

　図２は、本発明の実施形態に係る電気掃除機のブロック図である。

　図２に示すように、本実施形態に係る電気掃除機１は、二次電池４に電気的に接続される制御回路４１を備えている。

　制御回路４１は、電動送風機８の運転を制御する。制御回路４１は、二次電池４へ直列に接続される電動送風機８と、二次電池４と電動送風機８とを接続する電路を開閉するスイッチング素子４２と、二次電池４の電池電圧を変換して制御用電源を出力する制御用電源部４３と、二次電池４が掃除機本体２に装着されたときのみに二次電池４へ確認信号を送信し、かつ二次電池４から取得する受信信号と本体側照合用情報との一致を照合する接続判定部４５と、接続判定部４５が受信信号と本体側照合用情報との一致を確認した場合には電動送風機８の駆動を許可し、その他の場合には電動送風機８の駆動を禁止する制御部４６と、接続判定部４５の確認結果から受信信号と本体側照合用情報とが不一致であることを報知する報知部４７と、を備えている。ここで、「二次電池４が掃除機本体２に装着されたときのみ」とは、二次電池４が掃除機本体２に装着された直後の期間であって、例えば１０秒程度の有限な期間である。

　スイッチング素子４２は、例えば電界効果トランジスタ（Field effect transistor、FET）であり、本体制御装置９に接続されるゲートを備えている。スイッチング素子４２は、ゲート電流の変化に応じて電動送風機８の入力を変える。

　制御用電源部４３は、二次電池４から制御回路４１へ供給される電源の電圧を制御用電源電圧に変換して本体制御装置９へ供給する。

　接続判定部４５および制御部４６は、本体制御装置９で実行されるプログラムである。本体制御装置９は、マイクロコンピュータからなり、中央処理部（図示省略）、記憶部４８、Ｉ／Ｏ部（図示省略）およびタイマ（図示省略）を備えている。

　記憶部４８は、例えばＥＥＰＲＯＭであり不揮発なメモリである。記憶部４８は、中央処理部が実行する制御プログラムや、制御プログラムの実行に必要な定数などのデータを予め記憶する。このデータは、予め設定された各運転モードに対応する入力値を示す定数を含む。また、記憶部４８は、中央処理部の演算データなどを一時記憶しておくデータ記憶領域および作業領域である。さらに、記憶部４８は、接続判定部４５の確認結果から受信信号と本体側照合用情報とが不一致であることを記憶する。

　本体制御装置９および二次電池４は、双方向の通信回線で接続されている。本体制御装置９は、二次電池４と双方向通信を行いながら二次電池４が正規品であるか非正規品であるかを判定する二次電池認識制御を行う。

　また、本体制御装置９は、操作部２４が出力する操作信号を周期的に読み取り、選択された運転モードにしたがってスイッチング素子４２のスイッチング制御を行い電動送風機８の入力を変化させる。

　さらに、本体制御装置９は、例えば、弱、中および強からなる３つの運転モードに応じて電動送風機８の入力を変化させる。本体制御装置９は、起動スイッチ２４ｂから操作信号を受け取る都度、運転モードを順次に切り換えてスイッチング素子４２のスイッチング制御を行う。

　報知部４７は、電気掃除機１の使用者に視覚情報で報知するランプや液晶モニターなどの表示装置や、電気掃除機１の使用者に聴覚情報で報知する例えばスピーカーである。報知部４７は、本体制御装置９の指令に従って、掃除機本体２に非正規品の二次電池４が接続されたことを報知する。

　本体制御装置９が実行する二次電池認識制御について説明する。

　図３は、本実施形態に係る電気掃除機の二次電池認識制御のフローチャートである。

　図３に示すように、本実施形態に係る電気掃除機１は、二次電池４が掃除機本体２に装着されることによって、二次電池４から制御用電源部４３に電圧が印加されると、制御用電源部４３から本体制御装置９へ電源を供給して本体制御装置９を起動させる（ステップＳ１）。そして、本体制御装置９が起動すると、本体制御装置９の接続判定部４５は、二次電池４へ確認信号を送信する（ステップＳ２）。この確認信号は、本体制御装置９の記憶部４８に予め記憶される任意の情報である。

　二次電池４は、掃除機本体２側の本体制御装置９から確認信号を取得する（ステップＳ３）と、この確認信号と電池側照合用情報との一致を照合する（ステップＳ４）。この電池側照合用情報は、二次電池４の保護回路に予め記憶されている。二次電池４は、確認信号と電池側照合用情報との一致を確認した場合には（ステップＳ４　一致）、一致確認を識別する情報（一致情報）を含む確認応答信号を接続判定部４５へ返信する（ステップＳ５）。他方、二次電池４は、確認信号と電池側照合用情報との不一致を確認した場合には（ステップＳ４　不一致）、不一致確認を識別する情報（不一致情報）を含む確認応答信号を接続判定部４５へ返信する（ステップＳ６）。

　接続判定部４５は、二次電池４から確認応答信号を取得する（ステップＳ７）と、この確認応答信号と本体側照合用情報との一致を照合する（ステップＳ８）。接続判定部４５は、確認応答信号と本体側照合用情報との一致を確認した場合には（ステップＳ８　一致）、一致確認を確定する（ステップＳ９）。他方、接続判定部４５は、確認応答信号と本体側照合用情報との不一致を確認した場合には（ステップＳ８　不一致）、不一致確認を確定する（ステップＳ１０）。なお、非正規品の二次電池４は、一致情報であるか不一致情報であるかに係わらず、確認応答信号を接続判定部４５へ返信する機能を有していないことが考えられる。この場合、接続判定部４５は、確認応答信号を取得することができないので、当然、確認応答信号と本体側照合用情報との照合をおこなうことができず、確認応答信号と本体側照合用情報との不一致を確認して（ステップＳ８　不一致）、不一致確認を確定する（ステップＳ１０）。

　なお、確認応答信号は、確認信号と電池側照合用情報とを照合した結果から二次電池４が生成する信号であって、接続判定部４５が二次電池４へ送信する確認信号とは異なる。換言すれば、接続判定部４５は、相互に異なる確認信号および本体照合用情報を記憶している。また、接続判定部４５における確認応答信号と本体側照合用情報との照合には、確認応答信号が複数のビット列を含むデジタル信号の場合や、単一ビットのデジタル信号の場合や、正弦波状、半正弦波状、インパルス状、ステップ状などの任意の形状の単数または複数のアナログ信号の場合を含む。

　制御部４６は、接続判定部４５が一致確認を確定している場合には、電動送風機８の運転を許可して二次電池認識制御を終了させる（ステップＳ１１）。この後、制御部４６は、操作部２４で選択される運転モードにしたがって電動送風機８を運転する。

　他方、制御部４６は、接続判定部４５が不一致確認を確定している場合には、電動送風機８の運転を禁止して二次電池認識制御を終了させる（ステップＳ１２）。この後、制御部４６は、操作部２４で選択される運転モードに関わらず電動送風機８への電源供給を遮断して運転を禁止する。また、制御部４６は、報知部４７によって二次電池４が非正規品であることを使用者へ報知する。さらに、制御部４６は、二次電池４が非正規品であることを記憶部４８へ記憶させる。

　このように、本実施形態に係る電気掃除機１は、二次電池４が掃除機本体２に装着されたときのみに二次電池４へ確認信号を送信し、かつ二次電池４から取得する受信信号と照合用情報との一致を照合することによって、従来の電気掃除機に比べて二次電池４が正規品であるか否かの確認を大幅に省電力化できる。つまり、本実施形態に係る電気掃除機１は、従来の電気掃除機のように確認信号を常時連続的に送信するのではなく、二次電池４が掃除機本体２に装着されたときのみに正規品の二次電池４が接続されているか否かを照合することによって電力の消費を大幅に抑制する。

　また、本実施形態に係る電気掃除機１は、相互に異なる確認信号および本体照合用情報を記憶していることによって、掃除機本体２側および二次電池４側の双方で互いに相手方が正規品であるか否かを確かめ合うことができる。

　さらに、本実施形態に係る電気掃除機１は、報知部４７を備えるため、例えば使用者が知らずに非正規品の二次電池４を掃除機本体２に接続するような場合であって、電動送風機８が駆動せず、電気掃除機１の故障を疑うような状況になったとしても、電動送風機８の駆動しない原因を使用者へ確実に報知して適切な対処を促すことができる。

　さらにまた、本実施形態に係る電気掃除機１は、記憶部４８を備えるため、非正規品の二次電池４が接続されることによって掃除機本体２側に故障の懸念を生じるような場合には、以後、電動送風機８の駆動を禁じて製造元での点検を促進したり、故障が生じた掃除機本体２の故障原因を究明する際に非正規品の二次電池４の使用履歴を確認して迅速な原因究明に資するなど、保守やアフターサービスにおける利便性を高めることができる。

　したがって、本発明に係る電気掃除機１によれば、掃除機本体２に正規の二次電池４が装着されているか否かの確認を省電力化することができる。

　なお、本実施形態に係る電気掃除機１は、キャニスタ型のものに限らず、アップライト型、スティック型、あるいはハンディ型などのものであってもよい。また、電気掃除機１は、商用交流電源Ｅの他に二次電池を備えたコードレス型のものであってもよい。

　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。

１　電気掃除機
２　掃除機本体
３　管部
４　二次電池
５　本体ケース
６　車輪
７　塵埃分離集塵部
８　電動送風機
９　本体制御装置
１１　電源コード
１２　本体接続口
１４　差込プラグ
１９　接続管
２１　集塵ホース
２２　手元操作管
２３　把持部
２４　操作部
２４ａ　停止スイッチ
２４ｂ　起動スイッチ
２４ｃ　ブラシスイッチ
２５　延長管
２６　吸込口体
２８　吸込口
２９　回転清掃体
３１　電動機
４１　制御回路
４２　スイッチング素子
４３　制御用電源部
４５　接続判定部
４６　制御部
４７　報知部
４８　記憶部

Claims (4)

1. 二次電池を着脱自在な掃除機本体と、
   　前記掃除機本体に収納されて前記二次電池から供給される電力によって駆動して吸込負圧を生じさせる電動送風機と、
   　前記二次電池が前記掃除機本体に装着されたときのみに前記二次電池へ確認信号を送信し、かつ前記二次電池から取得する受信信号と照合用情報との一致を照合する接続判定部と、
   　前記接続判定部が前記受信信号と前記照合用情報との一致を確認した場合には前記電動送風機の駆動を許可し、その他の場合には前記電動送風機の駆動を禁止する制御部と、を備える電気掃除機。
2. 前記接続判定部は、相互に異なる前記確認信号および前記照合用情報を記憶している請求項１に記載の電気掃除機。
3. 前記接続判定部の確認結果から前記受信信号と前記照合用情報とが不一致であることを報知する報知部を備える請求項１または２に記載の電気掃除機。
4. 前記接続判定部の確認結果から前記受信信号と前記照合用情報とが不一致であることを記憶する記憶部を備える請求項１から３のいずれか１項に記載の電気掃除機。

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