JP2005087599A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】充放電時に二次電池の各セル間の温度バランスを一定に保ち、また放電時は効率良く二次電池を冷却して、電池寿命を向上できる充電式電気掃除機を提供する。
【解決手段】吸引風を発する電動送風機（図示せず）と、前記電動送風機（図示せず）に電力を供給する二次電池６と、前記二次電池６に略接するように配設した熱伝導性部材１０とを備え、前記熱伝導性部材１０は通気性を有する構成としたもので、熱伝導性部材１０と各電池６間の熱伝導により各電池６の温度が均一となり、また、放電時には、熱伝導性部材１０が通気性を有するため、空気流が直接電池６に当たることで、効率良く電池６を冷却でき、電池６の寿命を向上できる。
【選択図】図６

Description

本発明は二次電池を用いた充電式電気掃除機に関するものである。

従来の充電式電気掃除機は、吸引風を発生させる電動送風機を収納する電動送風機室と、吸引風ともに吸い込んだ塵埃を捕集する集塵室と、二次電池を収納する電池収納部から構成される。近年、充電式電気掃除機では吸込み力向上のため、ニッケル水素電池等の二次電池を使用し、電動送風機に大電流を供給する構成が主流となっている。また、充電時間の短縮化のために、充電時にも大きな電流を供給して充電し、充電時間の短縮化を図っている。

二次電池は、充放電の繰り返しで電池容量が低下して、使用できなくなってしまうことは一般的に知られているが、さらに充放電使用時の温度が高温になるほど、使用できる充放電繰り返し回数が減少するため、放電時は電動送風機の排気風を電池収納部に供給して、二次電池の温度上昇を抑えるように構成している。

また、大電流を供給するため、二次電池は複数を束ねて構成されており、各セルの寿命を均一化する目的のため、アルミニウム等の金属の板を用いて、充放電時の各セル間の温度ばらつきを抑える構成としている(例えば、特許文献１参照)。
特開２００２−２９１６６９号公報

しかしながら、上記構成では、放電時に排気風の直接当たる電池のみが冷却され、各セル間の温度バランスが不均一となり、寿命が短くなるという問題があった。

また、温度バランスが不均一の問題を解消するため、アルミニウム等の金属の板を用いた場合があるが、その場合には、特に充電時の各セル間の均熱化は図れるが、金属の板が障害となり、排気風が直接電池に当たらないため、特に高温となる放電時には、二次電池の冷却効率が悪化するという課題がある。

本発明は上記課題を解決するもので、充放電時に二次電池の各セル間の温度バランスを一定に保ち、また放電時は効率良く二次電池を冷却して、電池寿命を向上できる充電式電気掃除機を提供することを目的とする。

上従来の課題を解決するために本発明は、吸引風を発する電動送風機と、前記電動送風機に電力を供給する二次電池と、前記二次電池に略接するように配設した熱伝導性部材とを備え、前記熱伝導性部材は通気性を有する構成としたもので、充放電時に二次電池の各セル間の温度バランスを一定に保ち、また、放電時は効率良く二次電池を冷却して、電池寿命を向上できる充電式電気掃除機を提供するものである。

充放電時に二次電池の各セル間の温度バランスを一定に保ち、また放電時は効率良く二次電池を冷却して、電池寿命を向上できる充電式電気掃除機を提供することができる。

第１の発明は、吸引風を発する電動送風機と、前記電動送風機に電力を供給する二次電池と、前記二次電池に略接するように配設した熱伝導性部材とを備え、前記熱伝導性部材は通気性を有する構成としたもので、熱伝導性部材と各電池間の熱伝導により各電池の温度が均一となり、また、放電時には、熱伝導性部材が通気性を有するため、空気流が直接電池に当たることで、効率良く電池を冷却でき、電池寿命を向上できる。

第２の発明は、熱伝導性部材に、電動送風機が発する吸引風または排気風を通過させるよう構成したもので、熱伝導性部材や二次電池を冷却する空気流に電動送風機が発する吸引風または排気風を用いることで、空気流を引き起こす別部品を設けることなく、低コストかつ本体の小型化が実現できる。

第３の発明は、熱伝導性部材に空気流が通過するための連通部を設けたもので、空気流を連通部を通過させ、直接電池に当てることで、効率良く電池を冷却でき、電池寿命を向上できる。また、熱伝導性部材の軽量化も実現できる。

第４の発明は、複数個の二次電池を配列したときに生ずる電池間に、連通部が対向するように配したもので、二次電池は略円柱形状であるため、複数個の二次電池を配列したときに生ずる電池間は、熱伝導性部材と電池とが接していない場所であり、そこに、連通部を設けるため、熱伝導には大きな影響をあたえずに連通部を設けることが可能であり、より効率良く電池の温度を均一にし、かつ、電池を冷却でき、電池寿命をさらに向上できる。

第５の発明は、熱伝導性部材の表面に、多孔質体を密着させて形成したもので、表面積が増加し放熱性が向上するため、より効率良く電池を冷却でき、電池寿命を向上できる。

第６の発明は、複数個の二次電池を配列したときに生ずる凹凸形状に、熱伝導性部材を沿わせて接触させることで、前記二次電池に前記熱伝導性部材を略密着させるよう構成したもので、熱伝導性部材と二次電池との接触面積が増えるため熱伝導効率が向上し、より効率良く電池を冷却できる。

第７の発明は、連通部をメッシュ状に形成したもので、熱伝導により各電池間の温度を一定に保ち、かつメッシュ状の複数の小さな孔を通し、空気流で確実に電池を冷却できる。

第８の発明は、熱伝導性部材に凸部を形成したもので、熱伝導性部材の表面積が増加することにより、放熱効率が良くなり、充放電時の冷却効率をさらに向上できる。

第９の発明は、凸部を空気の流れる方向と略平行に配置したもので、フィンによる整流効果により、空気流がよりスムーズに流れて電池を通過するため、さらに効率的に電池を冷却できる。

第１０の発明は、吸引風を発する電動送風機と、前記電動送風機に電力を供給する二次電池と、前記二次電池に略接するように配設した熱伝導性部材とを備え、前記二次電池に空気流を当てるとともに、前記熱伝導性部材を前記二次電池の下流側に配設したもので、放電時には、吸引風が送風されない面において、熱伝導性部材により各電池間の温度は一定に保たれ、吸引風が送風される面は、熱伝導性部材に遮られることなく、吸引風が直接各電池に当り、電池を効率よく冷却できる。

第１１の発明は、熱伝導性部材に、電動送風機が発する吸引風または電動送風機が排出する排気風を当てるよう構成したもので、熱伝導性部材や二次電池を冷却する空気流に電動送風機が発する吸引風または排気風を用いることで、空気流を引き起こす別部品を設けることなく、低コストかつ本体の小型化が実現できる。

第１２の発明は、二次電池と熱伝導性部材を、熱収縮部材にて一体に覆う構成としたもので、二次電池と熱伝導性部材を確実かつ容易に密着でき、また密着の為の粘着テープ等も必要無いため安価であり、さらに電池を交換する際に、熱伝導性部材も同時に交換できるためサービス性も向上できる。

第１３の発明は、二次電池の温度を検知する温度検知手段を設け、前記温度検知手段を前記二次電池と前記熱伝導性部材との間に設けたもので、１つの温度検知手段でも、バラツキ無く、熱伝導により同一となった各電池の温度を測定できるため、正確な電池温度に合わせた充放電制御が可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態について、図１〜図６を用いて説明する。

図１において、本体１８は、吸引風を発生させる電動送風機３と、前記電動送風機３を駆動するための電源で、複数の略円柱形状の二次電池６を束ねた二次電池パックを後方に備え、電動送風機３の吸引風の上流側には集塵ケース４が設けられている。さらに本体１８の集塵ケース４の上流側には、ホース５の一端が接続され、他端には延長管２を介して床用吸込み口１を接続している。電動送風機３を運転して、吸引風が発生すると前記床用吸込み口１から吸引風とともに塵埃が吸込まれて、本体１８の集塵ケース４で塵埃だけが捕集され、さらに吸引風は電動送風機３を通過して本体１８の排気口９から本体外へ排出される。

電動送風機３を運転し放電する際、または充電をする際に、その電源となる二次電池６は化学反応により発熱するが、充放電時の温度が高温になるほど充放電の繰り返し使用回数が減少することは一般的に知られている。繰り返し使用できる回数をできうる限り増やして寿命を延ばすことを市場から求められており、そのため、使用時の二次電池６の温度上昇を抑える方法として、電動送風機３が排出する排気風の一部を二次電池６を収納している電池収納室１９へ循環させて冷却効果を得る方法をとっている。

図２は、本体１８を底面側から見た図であるが、電池蓋２０は本体１８の底面に設けられており、締め付けビス２１を緩めて外した後、図３に示すように蓋体である電池蓋２０をＸ方向へスライドさせることによって開放することができる。電池蓋２０を取り外すと、図４に示すように、電池収納室１９に収納した二次電池６を取り出すことができる。充放電の繰り返しによって二次電池の寿命がきた場合には、新しい二次電池６に交換することができる。

図５は、図２のＡ−Ａ断面図である。電池収納室１９には、電動送風機３の収納室側へ連通して、電動送風機３からの二次電池６を冷却するための排気風を循環させる流入口１２および流出口１３を設けている。

図６に、二次電池６の平面図を示す。二次電池６の排気上流側面７に熱伝導性のあるアルミニウム板１０を密着させている。アルミニウム板１０には、二次電池６を複数個配列したときに生ずる電池間の谷部に、連通部なる楕円状の孔部１１を１６ヶ所設けており、またアルミニウム板１０の表面には多孔質体のセラミック１４を塗布してある。

以上のように構成された電気掃除機について、以下その動作、作用を説明する。

前述のように、電動送風機３を運転時に排気風は、本体１８の電池収納室１９に設けた流入口１２から電池収納室１９に流入し、流出口１３より流出される。その際対流によって二次電池６の温度上昇を抑制する。この時、アルミニウム板１０に遮られることなく、排気風は前記孔部１１を通り、直接二次電池６にあたるため効率良く電池を冷却可能である。

また、アルミニウム板１０は各電池と接触しているため、熱伝導により各二次電池６の温度バラツキを抑える。一方、アルミニウム板１０の表面に塗布されたセラミック１４により、アルミニウム板１０の表面積が増え放熱性が向上するため、充放電時共に、二次電池６の温度上昇をさらに効率良く抑制することができる。また、孔部１１を設けることにより、単板と比較し重量を軽くすることができ、使い勝手を向上できる。

（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態について図７をもとに説明する。なお、実施の形態１と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。

図７に第２の実施の二次電池６の平面図を示す。二次電池６の排気風上流面７側に、熱伝導性のあるグラファイトシート１５を、二次電池６を複数個配列したときに生ずる電池の凹凸形状に合わせて密着させている。また、グラファイトシート１５には、二次電池６を複数個配列したときに生ずる電池間の谷部に、連通部なる楕円状の孔部１１を１６ヶ所設けている。

以上のように構成された電気掃除機について、以下その動作、作用を説明する。

グラファイトシート１５は、屈曲性を有するシート状のため、二次電池６を複数個配列したときに生ずる凹凸形状に合わせて容易に密着可能である。よって、接触面積が広くなり、熱伝導により、さらに効果的に各電池の温度バラツキを抑えることができる。また、アルミニウム板よりも放熱効率が良いことから、充放電時共に、電池の温度上昇をさらに効率良く抑制することができる。

（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態について図８をもとに説明する。なお、実施の形態１と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。

図８に第３の実施の形態の、二次電池６の平面図を示す。二次電池６の排気風上流面７側に熱伝導性があり、メッシュ状に連通部なる孔部を有するアルミニウム板１６を密着させている。

以上のように構成された電気掃除機について、以下その動作、作用を説明する。

放電時には、排気風は、小さな複数のメッシュを通り、二次電池６の全体に直接あたるため、全体をムラ無く効率良く冷却可能である。また、同時に熱伝導により各電池の温度バラツキを抑えることができる。

（実施の形態４）
本発明の第４の実施の形態について図９をもとに説明する。なお、実施の形態１と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。

図９に第４の実施の形態の、二次電池６の平面図を示す。二次電池６の排気風上流面７側に、排気風と略並行の向きで排気風に突出する凸部のフィン２２を備えた熱伝導性のあるフィン状アルミニウム板１７を密着させている。フィン状アルミニウム板１７には、二次電池６を複数個配列したときに生ずる電池間の谷部に、連通部なる楕円状の孔部１１を１６ヶ所設けている。

以上のように構成された電気掃除機について、以下その動作、作用を説明する。

放電時には、フィン２２が排気風の流れと略並行に配置されているため、排気風がよりスムーズに整流されて二次電池６を通過し、さらに効率良く二次電池６を冷却可能である。また、フィン２２によりアルミニウム板１７の表面積が増大するため、充放電時の放熱効率も向上する。

（実施の形態５）
本発明の第５の実施の形態について図１０をもとに説明する。なお、実施の形態１と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。

図１０に図２のＡ−Ａ断面図を示す。二次電池６の排気風下流面８側に、熱伝導性のあるアルミニウム板１０を密着させており、アルミニウム板１０には、二次電池６を複数個配列したときに生ずる電池間の谷部に、連通部なる楕円状の孔部（図示せず）を１６ヶ所設けてある。また、二次電池６とアルミニウム板１０とを、熱収縮チューブ２３にて覆い、一体にパックして形成している。一方、アルミニウム板１０と二次電池６の間に、温度検知可能であるサーミスタ２４を備える。

以上のように構成された電気掃除機について、以下その動作、作用を説明する。

前述のように、電動送風機３を運転時に排気風は、本体１８の電池収納室１９に設けた流入口１２から電池収納室１９に流入し、流出口１３より流出される。その際、対流によって二次電池６の温度上昇を抑制する。この時、排気風上流面７側には、障害物が無く、排気風が二次電池６に直接あたるため、効率的に二次電池６を冷却できる。

一方、アルミニウム板１０は各電池と接触しているため、熱伝導により各電池の温度バラツキを抑える。また、二次電池６とアルミニウム板１０を熱収縮チューブにより一体にパックしているため、二次電池６とアルミニウム板１０を確実かつ容易に密着でき、また密着の為の粘着テープ等も必要無いため安価であり、さらに電池を交換する際に、アルミニウム板１０も同時に交換できるためサービス性も向上できる。

一方、サーミスタ２４を、アルミニウム板１０と二次電池６の間に備えたため、１つの温度検知手段でも、バラツキが無く、熱伝導により同一となった各電池の温度を正確に測定でき、二次電池６の各セルの温度が正確に４０度以下になった時に充電を開始する等の、より正確な充放電制御が可能である。また、孔部（図示せず）を設けることにより、単板と比較し重量を軽くすることができ、使い勝手を向上できる。

なお、上記各実施の形態においては、電動送風機３の排気風を二次電池６の冷却に利用したが、吸引風でも実施できるのはいうまでもない。また、熱伝導性部材としてアルミニウム板を用いているが、熱伝導性の性質を有していれば、他の材料でもかまわない。

以上のように、本発明にかかる充電式電気掃除機は、充放電時に二次電池の各セル間の温度バランスを一定に保ち、また放電時は効率良く二次電池を冷却して、電池寿命を向上できるので、家庭、業務用等の充電式電気掃除機に特に有用である。

本発明の実施の形態１を示す電気掃除機の全体斜視図 同電気掃除機の底面側の外観図 同電気掃除機の底面側の電池蓋操作状態外観図 同電気掃除機の電池取り出し状態外観図 図２のＡ−Ａ断面図 （ａ）同電気掃除機内に収納された電池の平面図（ｂ）図６（ａ）のＡ−Ａ断面図 （ａ）本発明の実施の形態２を示す電気掃除機内に収納された電池の平面図（ｂ）図７（ａ）のＡ−Ａ断面図 本発明の実施の形態３を示す電気掃除機内に収納された電池の平面図（ｂ）図８（ａ）のＡ−Ａ断面図 （ａ）本発明の実施の形態４を示す電気掃除機内に収納された電池の平面図（ｂ）図９（ａ）のＡ−Ａ断面図 （ａ）本発明の実施の形態５を示す図２のＡ−Ａ断面図（ｂ）図１０（ａ）のＡ−Ａ断面図

符号の説明

３ 電動送風機
６ 二次電池
１０ アルミニウム板（熱伝導性部材）
１２ 流入口
１３ 流出口
１８ 本体
１９ 電池収納室
２０ 電池蓋

Claims (13)

1. 吸引風を発する電動送風機と、前記電動送風機に電力を供給する二次電池と、前記二次電池に略接するように配設した熱伝導性部材とを備え、前記熱伝導性部材は通気性を有する構成とした電気掃除機。
2. 熱伝導性部材に、電動送風機が発する吸引風または排気風を通過させるよう構成した請求項１記載の電気掃除機。
3. 熱伝導性部材に空気流が通過するための連通部を設けた請求項２記載の電気掃除機。
4. 複数個の二次電池を配列したときに生ずる電池間に、連通部が対向するように配した請求項３記載の電気掃除機。
5. 熱伝導性部材の表面に、多孔質体を密着させて形成した請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気掃除機。
6. 複数個の二次電池を配列したときに生ずる凹凸形状に、熱伝導性部材を沿わせて接触させることで、前記二次電池に前記熱伝導性部材を略密着させるよう構成した請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気掃除機。
7. 連通部をメッシュ状に形成した請求項３または４記載の電気掃除機。
8. 熱伝導性部材に凸部を形成した請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気掃除機。
9. 凸部を空気の流れる方向と略平行に配置した請求項８記載の電気掃除機。
10. 吸引風を発する電動送風機と、前記電動送風機に電力を供給する二次電池と、前記二次電池に略接するように配設した熱伝導性部材とを備え、前記二次電池に空気流を当てるとともに、前記熱伝導性部材を前記二次電池の下流側に配設した電気掃除機。
11. 熱伝導性部材に、電動送風機が発する吸引風または電動送風機が排出する排気風を当てるよう構成した請求項１０記載の電気掃除機。
12. 二次電池と熱伝導性部材を、熱収縮部材にて一体に覆う構成とした請求項１１または１２記載の電気掃除機。
13. 二次電池の温度を検知する温度検知手段を設け、前記温度検知手段を前記二次電池と前記熱伝導性部材との間に設けた請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の電気掃除機。

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