JP7120772B2 - 電気掃除機 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、二次電池からの給電により駆動する電動送風機を備えた電気掃除機に関する。
従来、充電可能なバッテリすなわち二次電池を電源とする充電式の電気掃除機には、塵埃を吸引するために電動送風機(ファンモータ)が内蔵されている。この電動送風機は、例えばＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御によって吸引力が制御される。ＰＷＭ制御により、電動送風機に供給される電流波形のオンとなる比率すなわちデューティ比が高いと電動送風機は吸引力が大きくなり、デューティ比が低いと電動送風機の吸引力は小さくなる。このような充電式の電気掃除機では、二次電池の容量が有限であるため、デューティ比が高く、電動送風機の吸引力を大きくした場合、掃除可能な時間(運転可能時間)が短くなる。
デューティ比を変える方法として、例えばユーザの手動操作による方法がある。例えば手元操作部に、強、弱の２つのスイッチが設けられており、ユーザが強スイッチを操作すると、強運転用の比較的大きいデューティ比で電動送風機が制御され、ユーザが弱スイッチを操作すると、弱運転用の比較的小さいデューティ比で電動送風機が制御される。
また、例えばデューティ比の自動制御方法として、掃除可能な時間を確保するために、電動送風機の駆動により吸引される塵埃量を検出するセンサを設け、このセンサにより検出する塵埃量が相対的に多いほどデューティ比を大きくする方法がある。
さらに、他のデューティ比の自動制御方法として、二次電池の充電回数の増加に応じてデューティ比を低下することが示されている。二次電池は、充電回数の増加とともに蓄電できる容量が低下するため、充電回数の増加に応じて、デューティ比を低下することで、電動送風機に流れる電流を下げ、掃除可能な時間の低下を抑制している。
必要な掃除時間と吸引力は、掃除対象となる領域の広さや汚れ具合などに応じて、ユーザ毎に異なり、かつ、これらをユーザ自身が把握することは困難である。そのため、ユーザに応じて掃除可能な時間と吸引力とを自動的に最適化することが望まれている。
特許第３７３６００５号公報 特許第３２８５０２７号公報 特開２００６－１８０６３５号公報
本発明が解決しようとする課題は、掃除可能な時間と吸引力とを自動的に最適化可能な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、電動送風機と、集塵部と、残量検出手段と、制御手段とを有する。電動送風機は、二次電池からの給電により駆動する。集塵部は、電動送風機の駆動により吸い込まれた塵埃を捕集する。残量検出手段は、二次電池の残量を検出する。制御手段は、電動送風機の吸引力をパラメータによって制御する。この制御手段は、残量検出手段により検出した二次電池の残量が所定値以下の状態で掃除を終了した場合に、次回掃除時の電動送風機の吸引力を掃除開始時の二次電池の残量に拘らず減少させるようにパラメータを設定する。また、この制御手段は、残量検出手段により検出した二次電池の残量が所定値以下でない状態で掃除を終了した場合に、次回掃除時の電動送風機の吸引力を掃除開始時の二次電池の残量に拘らず所定の上限値を超えない範囲で増加させるようにパラメータを設定する。
一実施形態の電気掃除機の内部構造を示すブロック図である。 同上電気掃除機の使用状態を示す斜視図である。 同上電気掃除機の収納状態を示す斜視図である。 同上電気掃除機の動作の概要を示すフローチャートである。 同上電気掃除機の運転禁止状態の制御を示すフローチャートである。 同上電気掃除機の電動送風機の運転状態の制御を示すフローチャートである。 同上電気掃除機の発光部の表示状態の制御を示すフローチャートである。 同上電気掃除機の電動送風機の吸引補正値の制御を示すフローチャートである。 同上電気掃除機の電動送風機の吸引力を設定するパラメータの制御を示すフローチャートである。 (a1)は一のユーザによる同上電気掃除機の１回目の掃除の時間と二次電池の出力電流との関係を示すグラフ、(a2)は同上一のユーザによる電気掃除機の２回目の掃除の時間と二次電池の出力電流との関係を示すグラフ、(a3)は同上一のユーザによる電気掃除機のｎ回目の掃除の時間と二次電池の出力電流との関係を示すグラフ、(b1)は他のユーザによる同上電気掃除機の１回目の掃除の時間と二次電池の出力電流との関係を示すグラフ、(b2)は同上他のユーザによる電気掃除機の２回目の掃除の時間と二次電池の出力電流との関係を示すグラフ、(b3)は同上他のユーザによる電気掃除機のｍ回目の掃除の時間と二次電池の出力電流との関係を示すグラフである。 (a)はユーザによる同上電気掃除機のｋ回目の掃除の時間と二次電池の出力電流との関係を示すグラフ、(b)は同上ユーザによる電気掃除機の(ｋ＋１)回目の掃除の時間と二次電池の出力電流との関係を示すグラフ、(c)は同上ユーザによる電気掃除機の(ｋ＋２)回目の掃除の時間と二次電池の出力電流との関係を示すグラフである。
以下、一実施形態の構成を、図面を参照して説明する。
図３において、10は電気掃除装置を示す。この電気掃除装置10は、電気掃除機11と、充電装置としての収納装置である収納台12とを備えている。
そして、図１および図２に示すように、電気掃除機11は、掃除機本体13を備えている。また、この電気掃除機11は、集塵部14を備えている。さらに、この電気掃除機11は、吸引源である電動送風機15を備えている。また、この電気掃除機11は、二次電池(バッテリ)16を備えている。さらに、この電気掃除機11は、制御手段としての制御部17を備えている。また、この電気掃除機11は、動作要求部としての設定ボタン20を備えている。そして、この電気掃除機11は、報知部(表示部)としての発光部21を備えていてもよい。なお、本実施形態では、電気掃除機11は、被掃除面としての床面上を走行可能な掃除機本体13に対して着脱可能な風路体22を備えるキャニスタ型の電気掃除機とするが、例えば長手状の掃除機本体13に対して着脱可能な風路体22を備える長尺状のスティック型(ハンディ型)の電気掃除機でもよいし、自律走行可能な自走式の電気掃除機でも好適に用いることができる。すなわち、風路体22は、必須の構成ではない。
掃除機本体13は、電動送風機15、二次電池16、制御部17を内蔵している。この掃除機本体13には、例えば収納台12と接続される充電用の図示しない接続部が設けられていてもよい。また、この掃除機本体13は、本実施形態において、走行輪24を備え、床面を走行可能となっている。
集塵部14は、電動送風機15の駆動により生じる負圧を利用して空気とともに吸い込んだ塵埃を空気から捕集する部分である。この集塵部14は、掃除機本体13に一体的に組み込まれていてもよいし、掃除機本体13に対して着脱可能でもよい。
電動送風機15は、電動機によりファンを回転させることで負圧を生じさせ、塵埃を空気とともに集塵部14へと吸い込むものである。
二次電池16は、例えば電動送風機15、制御部17、および、発光部21などに給電するものである。この二次電池16としては、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などが用いられる。この二次電池16は、複数のセルを備える電池パックとしてもよい。また、この二次電池16は、この二次電池16の状態を検出する検出部(センサ)25を備えていてもよい。さらに、この二次電池16は、検出部25により検出した状態を出力する出力部(マイコン)26を備えていてもよい。これら検出部25および出力部26は、二次電池16に組み込まれていてもよいし、二次電池16とは別個に備えられていてもよい。本実施形態において、検出部25は、例えば二次電池16の電圧Ｖ、すなわち二次電池16の残量を直接的、または間接的に検出する残量検出手段(残量検出部)の機能を有している。したがって、電気掃除機11は、残量検出手段(残量検出部)を備えている。また、検出部25は、二次電池16が充電中であるか否か、すなわち充電状態CSを直接的、または間接的に検出する充電状態検出手段(充電状態検出部)の機能を有している。したがって、電気掃除機11は、充電状態検出手段(充電状態検出部)を備えている。そして、この二次電池16は、例えば収納台12からの給電により充電可能となっている。なお、本実施形態において、二次電池16は、容量が異なる複数種類のものを選択的に用いることができる。このため、二次電池16は、出力部26から、その二次電池16の種類を示す固有の情報を出力することもできるし、機械的な手段を用いてその種類を判別させることもできる。
制御部17は、例えばマイコンなどが用いられる。この制御部17は、電動送風機15などの動作を制御する動作制御部の機能を有している。すなわち、電気掃除機11は、動作制御部を備えている。具体的に、この制御部17は、二次電池16から電動送風機15への通電量(通電時間)を制御することで、少なくとも電動送風機15のオンオフや吸引力(動作パワー)などの動作状態を制御する機能を有している。例えば、この制御部17は、例えばＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御によって電動送風機15の吸引力を制御する機能を有している。すなわち、この制御部17は、ＰＷＭ制御により、電動送風機15に供給される電流波形のオンとなる比率すなわちデューティ比を制御することで、電動送風機15の動作状態を制御する機能を有している。具体的に、この制御部17は、電動送風機15のデューティ比を制御するためのパラメータＰ(≧０)を設定することにより、電動送風機15の吸引力を制御している。本実施形態において、パラメータＰが大きいほど、電動送風機15の吸引力が大きくなり、パラメータＰ＝０は電動送風機15の動作が停止している状態に対応する。また、この制御部17は、例えば二次電池16の充電を制御する充電制御手段(充電制御部)の機能を有していてもよい。すなわち、電気掃除機11は、充電制御手段(充電制御部)を備えていてもよい。この充電制御手段(充電制御部)の機能は、例えば制御部17に設けられていてもよいし、制御部17とは別個に設けられていてもよいし、収納台12に設けられていてもよい。さらに、この制御部17は、発光部21の動作を制御することで所定の態様での報知を可能とする報知制御手段(報知制御部)の機能を有していてもよい。すなわち、電気掃除機11は、報知制御手段(報知制御部)を備えていてもよい。具体的に、この制御部17は、二次電池16から発光部21への通電量(通電時間)を制御することで、発光部21の表示状態、本実施形態では発光部21の報知(表示)態様を制御するものである。この報知制御手段(報知制御部)の機能は、例えば制御部17に設けられていてもよいし、制御部17とは別個に設けられていてもよい。
設定ボタン20は、電動送風機15などの動作をユーザが設定するためのものである。この設定ボタン20は、本実施形態では例えば風路体22に設けられているが、例えば掃除機本体13に設けられていてもよい。
発光部21は、点灯、点滅、あるいは消灯など、発光態様によってユーザに対して各種の報知(表示)を視覚的に行うものである。報知の対象となる情報としては、例えば、二次電池16の充電量を示す情報が挙げられる。この発光部21は、二次電池16からの給電により動作する。この発光部21としては、例えばＬＥＤが用いられる。この発光部21は、例えば本実施形態では掃除機本体13の前部に設けられているが、ユーザが視認しやすい位置であれば、例えば風路体22など、いずれの位置に設けることもできる。なお、この発光部21は、必須の構成ではない。
風路体22は、電動送風機15の駆動により生じる負圧を床面などの被掃除部に作用させるものである。すなわち、この風路体22は、電動送風機15の吸込側に接続されるものである。また、この風路体22は、キャニスタ型の電気掃除機11において、ユーザが掃除機本体13を引っ張って走行させることを可能にするものである。この風路体22は、例えば掃除機本体13に対して着脱可能となっている。本実施形態において、この風路体22は、可撓性を有するホース体28と、延長管29と、吸込口体30とを備えるものとするが、例えばスティック型の電気掃除機などの場合には、延長管29および吸込口体30を備える、略直管状のものとすることもできるし、アップライト型の電気掃除機の場合には、吸込口体30のみとすることもできる。
一方、図３に示す収納台12は、本実施形態において、電気掃除機11の二次電池16(図１)を、商用交流電源などの外部電源により充電する機能を備える充電台の機能を有している。また、本実施形態において、この収納台12は、電気掃除機11を充電状態で収納することが可能となっている。なお、収納台12に代えて、電気掃除機11を収納する機能を備えず電気掃除機11の二次電池16を充電可能な接続状態にできる機能を有する単なる充電装置を用いることもできる。
次に、上記一実施形態の動作を説明する。
二次電池16からは、出力部26により、電圧Ｖと、充電状態CSとが制御部17に送信される。充電状態CSとしては、例えば二次電池16が充電中である場合１が、それ以外であれば０が送信される。
また、設定ボタン20からは、動作要求DDが制御部17に送信される。動作要求DDとしては、例えば電気掃除機11を運転したい場合、すなわちオンの場合１が、停止したい場合、すなわちオフの場合０が送信される。
そして、制御部17は、二次電池16から電圧Ｖと充電状態CSとを、設定ボタン20から動作要求DDを、それぞれ取得し、それらに応じて、電動送風機15の動作と、発光部21の動作とを制御する。
まず、電気掃除機11の動作の概略について説明する。
電気掃除機11は、電動送風機15(電気掃除機11)の動作を、二次電池16の種類、二次電池16の電圧、二次電池16の充電状態(二次電池16が充電中か否か)、ユーザによる設定ボタン20の操作の有無に応じて設定する。電動送風機15の動作により生じた負圧を床面などに作用させることで、塵埃を空気とともに吸い込み、この塵埃を集塵部14に捕集する。そして、例えば掃除終了(運転終了)の際や、掃除終了から次回掃除の開始までの間、あるいは次回掃除を開始したタイミングなどで、次回掃除(次回運転)時の電動送風機15の吸引力の補正を必要に応じて実施する。
この電気掃除機11の動作の概略を図４のフローチャートに示す。
電気掃除機11は、まず、初期設定(ステップS1)として、運転禁止状態DA＝０、運転状態DS＝０、動作要求DD＝０、充電状態CS＝０、表示態様DP＝０、吸引補正値VC＝０、吸引補正フラグFC＝０に設定する。本実施形態において、運転禁止状態DAは、１が運転禁止、０が運転許可に対応する。また、運転状態DSは、１が運転、０が停止に対応する。動作要求DDは、１が動作要求あり、０が動作要求なしに対応する。充電状態CSは、１が充電、０が非充電に対応する。表示態様DPは、０、１、２のそれぞれが第１表示態様、第２表示態様、第３表示態様にそれぞれ対応する。これらの値は、単に異なる状態を示す指標として設定されているものであり、本実施形態においては１ビットないし２ビットで表現可能な値としているが、数値自体は上記の値に限定されるものではない。
続いて、制御部17は、使用されている二次電池16の種類を判別し(ステップS2)、後述する所定の残量値(第５電圧閾値Vth5)を二次電池16の種類に応じて設定する(ステップS3)。なお、このステップS3において、後述する所定値(第４電圧閾値Vth4)も二次電池16の種類に応じて設定してもよい。また、容量が異なる複数種類の二次電池16を用いずに、１種類の二次電池16のみを用いる場合には、これらステップS2およびステップS3は不要である。さらに、制御部17は、二次電池16から残量すなわち電圧Ｖと充電状態CSとを取得し(ステップS4およびステップS5)、設定ボタン20から動作要求DDを取得する(ステップS6)。これらステップS4ないしステップS6の順番は任意である。そして、制御部17は、運転禁止状態の制御(ステップS7)、運転状態の制御(ステップS8)、発光部21の表示状態の制御(ステップS9)、吸引補正値制御(ステップS10)、パラメータ制御(ステップS11)を順に実施した後、ステップS2に戻る。
次に、制御部17による運転禁止状態の制御について説明する。
二次電池16の残量(電圧)が所定の運転不可残量(第１電圧閾値)未満の状態では、制御部17は電動送風機15(電気掃除機11)の動作を許可しない。この第１電圧閾値は、例えば放電終止電圧、あるいはその近傍の小さい電圧に設定されている。また、二次電池16の残量(電圧)が、運転不可残量(第１電圧閾値)よりも大きい所定の運転許可残量(第２電圧閾値)よりも大きい状態では、制御部17は、電動送風機15(電気掃除機11)の動作を許可する。
この制御部17による運転禁止状態の制御のフローチャートを図５に示す。
制御部17は、まず、取得した二次電池16の電圧Ｖが第１電圧閾値Vth1未満であるか(Ｖ＜Vth1)を判断する(ステップS12)。そして、このステップS12において、電圧Ｖが第１電圧閾値Vth1未満である(Ｖ＜Vth1)と判断すると、制御部17は運転禁止状態DAを１(運転禁止)に設定し(ステップS13)、次の制御に進む。一方、ステップS12において、電圧Ｖが第１電圧閾値Vth1未満でない、すなわち電圧Ｖが第１電圧閾値Vth1以上(Ｖ≧Vth1)と判断すると、制御部17は、取得した二次電池16の電圧Ｖが第２電圧閾値Vth2より大きいか(Ｖ＞Ｖth2)を判断する(ステップS14)。そして、このステップS14において、電圧Ｖが第２電圧閾値Vth2よりも大きい(Ｖ＞Vth2)と判断すると、制御部17は運転禁止状態DAを０(運転許可)に設定し(ステップS15)、次の制御に進む。また、ステップS14において、電圧Ｖが第２電圧閾値Vth2よりも大きくない、すなわち電圧Ｖが第２電圧閾値Vth2以下(Ｖ≦Vth2)と判断すると、制御部17は何もせずに次の制御に進む。
さらに、制御部17による電動送風機15の運転状態の制御について説明する。
制御部17は、運転停止中で、かつ、二次電池16が充電されていない状態において、この二次電池16の残量(電圧)が少なくとも運転許可残量(第２電圧閾値)よりも大きいときにユーザが設定ボタン20を操作して運転開始を指示すると、電動送風機15を動作させる。また、電動送風機15の動作中にユーザが設定ボタン20を操作して運転停止を指示すると、電動送風機15を停止させる。
この制御部17による電気掃除機11の運転状態の制御のフローチャートを図６に示す。
制御部17は、まず、運転状態DS＝０であるかを判断する(ステップS16)。このステップS16において、運転状態DS＝０と判断すると、制御部17は動作要求DD＝１(動作要求あり)かを判断する(ステップS17)。このステップS17において、動作要求DD＝１でない、すなわち動作要求DD＝０(動作要求なし)と判断すると、制御部17は何もせずに次の制御に進む。一方、ステップS17において、動作要求DD＝１である(動作要求あり)と判断すると、制御部17は充電状態CS＝１か(充電中か)を判断する(ステップS18)。このステップS18において、充電状態CS＝１(充電中)と判断すると、制御部17は何もせずに次の制御に進む。一方、ステップS18において、充電状態CS＝１でない、すなわち充電状態CS＝０(非充電中)と判断すると、制御部17は運転禁止状態DA＝１か(運転禁止か)を判断する(ステップS19)。このステップS19において、運転禁止状態DA＝１(運転禁止)と判断すると、制御部17は何もせずに次の制御に進む。一方、ステップS19において、運転禁止状態DA＝１でない、すなわち運転禁止状態DA＝０(運転許可)と判断すると、制御部17は運転状態DSを１に設定し(ステップS20)、次の制御に進む。
また、ステップS16において、運転状態DS＝０でない、すなわち運転状態DS＝１と判断すると、制御部17は動作要求DD＝０か(動作要求なしか)を判断する(ステップS21)。このステップS21において、動作要求DD＝０(動作要求なし)と判断すると、制御部17は運転状態DSを０に設定し(ステップS22)、次の制御に進む。一方、ステップS21において、動作要求DD＝０でない、すなわち動作要求DD＝１(動作要求あり)と判断すると、制御部17は充電状態CS＝１か(充電中か)を判断する(ステップS23)。このステップS23において、充電状態CS＝１(充電中)であると判断すると、ステップS22に進む。一方、ステップS23において、充電状態CS＝１でない、すなわち充電状態CS＝０(非充電中)と判断すると、制御部17は運転禁止状態DA＝１かを判断する(ステップS24)。このステップS24において、運転禁止状態DA＝１(運転禁止)と判断すると、制御部17はステップS22に進む。一方、ステップS24において、運転禁止状態DA＝０(運転許可)と判断すると、制御部17は何もせずに次の制御に進む。
次いで、制御部17による発光部21の表示状態の制御について説明する。
制御部17は、二次電池16を充電していない状態で二次電池16の残量(電圧)が所定の運転可能残量(第３電圧閾値)以上であれば、発光部21を第１表示態様とする。また、制御部17は、電動送風機15の運転中に二次電池16の残量(電圧)が運転可能残量(第３電圧閾値未満)となったときに、発光部21を第１表示態様と異なる第２表示態様とする。さらに、制御部17は、電動送風機15の充電中には、発光部21を第３表示態様とする。例えば第１表示態様は、点灯、第２表示態様は、点滅、第３表示態様は第２表示態様よりも長周期の点滅などとする。第３表示態様は、第１表示態様および第２表示態様と異なっていることが好ましいが、例えば第２表示態様と同じ表示態様であってもよい。また、表示態様とは、本実施形態において発光部21の発光状態を示すものであるから、発光部21が点灯している状態に限らず、例えば発光部21を発光させない(消灯させた)状態を発光部21の表示態様として含んでいてもよい。
この制御部17による発光部21の表示状態の制御のフローチャートを図７に示す。
制御部17は、まず、充電状態CS＝１か(充電中か)を判断する(ステップS25)。このステップS25において、充電状態CS＝１でない、すなわち充電状態CS＝０(非充電中)と判断すると、制御部17は運転状態DS＝１(運転中)かを判断する(ステップS26)。このステップS26において、運転状態DS＝１でない、すなわち運転状態DS＝０(停止中)と判断すると、制御部17は発光部21の表示態様DPを０(第１表示態様)に設定し(ステップS27)、次の制御に進む。一方、ステップS26において、運転状態DS＝１(運転中)と判断すると、制御部17は二次電池16の電圧Ｖが第３電圧閾値Vth3未満かを判断する(ステップS28)。このステップS28において、電圧Ｖが第３電圧閾値Vth3未満であると判断すると、制御部17は発光部21の表示態様DPを１(第２表示態様)に設定し(ステップS29)、次の制御に進む。一方、ステップS28において、電圧Ｖが第３電圧閾値Vth3未満でないと判断すると、制御部17はステップS27に進む。また、ステップS25において、充電状態＝１(充電中)と判断すると、制御部17は発光部21の表示態様DPを２(第２表示態様)に設定し(ステップS30)、次の制御に進む。
なお、発光部21の表示状態の制御は、上記以外の任意の制御が可能であり、電気掃除機11が発光部21を備えない構成の場合には、この表示状態の制御自体も不要である。
さらに、制御部17による電動送風機15の吸引補正の制御について説明する。
制御部17は、掃除終了時の二次電池16の残量(電圧)を保持し、この残量に基づき、次回運転時(次回掃除時)の電動送風機15の吸引力を必要に応じて補正することで、次回運転時(次回掃除時)の電動送風機15の駆動による二次電池16の消費の度合いを変え、掃除可能な時間と吸引力とを自動的に調整する。この吸引力の補正を実施するタイミングは、掃除終了(運転終了)時や、掃除終了から次回運転の開始までの間、あるいは次回運転の開始直後など、掃除終了から次回電動送風機15が起動するまでの任意のタイミングとすることが可能である。ここで、掃除終了時とは、例えば電動送風機15の動作を停止して二次電池16の充電を開始したタイミングや、電気掃除機11を収納したタイミング、すなわち掃除機本体13を収納台12に装着したタイミングなど、一連の掃除が終了したタイミングとすることが好ましい。また、この電動送風機15の吸引力の増減は、電動送風機15の掃除終了時の二次電池16の残量、すなわち電圧に基づいて設定される。具体的に、二次電池16の残量(電圧)が所定値(第４電圧閾値)以下の状態で掃除を終了したときには、制御部17は次回運転時の電動送風機15の吸引力を低下させるようにパラメータＰを設定する。また、二次電池16の残量(電圧)が所定値(第４電圧閾値)より大きい状態で掃除を終了したときには、制御部17は次回運転時の電動送風機15の吸引力を増加させるようにパラメータＰを設定する。このように、次回運転時の電動送風機15の吸引力の増減を決めるための閾値となる所定値(第４電圧閾値)は、二次電池16の残量が小さいか否かを判断するためのものであり、例えば放電終止電圧や、その近傍の電圧とすることが好ましい。
ここで、制御部17は、二次電池16の残量(電圧)が、上記所定値(第４電圧閾値)よりも大きい所定の残量値(第５電圧閾値)よりも大きい状態まで二次電池16が充電されたことを条件として、電動送風機15の吸引力の増減のパラメータＰの設定を実施するようにしてもよい。すなわち、制御部17は、二次電池16の残量(電圧)が所定の残量値(第５電圧閾値)を超える、充分に充電された状態となった場合にのみ次回運転時の電動送風機15の吸引力の補正を実施し、二次電池16の充電が不充分な場合には次回運転時の電動送風機15の吸引力の補正を実施しないようにしてもよい。また、制御部17は、パラメータＰが所定の上限値または所定の下限値(＞０)を超えないように設定することが好ましい。より好ましくは、制御部17は、パラメータＰが所定の上限値より大きくならないように、また、パラメータＰが所定の下限値より小さくならないように設定する。
制御部17による吸引補正値VCの制御のフローチャートを図８に示す。
制御部17は、まず、充電状態CS＝１か(充電中か)を判断する(ステップS33)。このステップS33において、充電状態CS＝１でない、すなわち充電状態CS＝０(非充電中)と判断すると、制御部17は、運転状態DS＝１(運転中)かを判断する(ステップS34)。このステップS34において、運転状態DS＝１でない、すなわち運転状態DS＝０(停止中)と判断すると、制御部17は何もせずに次の制御に進む。一方、ステップS34において、運転状態DS＝１(運転中)と判断すると、制御部17は、二次電池16の電圧Ｖが第４電圧閾値Vth4未満か(Ｖ＜Vth4)を判断する(ステップS35)。このステップS35において、二次電池16の電圧Ｖが第４電圧閾値Vth4未満でない、すなわち電圧Ｖが第４閾値電圧Vth4以上(Ｖ≧Vth4)と判断すると、制御部17は、二次電池16の電圧Ｖが第５電圧閾値Vth5より大きいか(Ｖ＞Vth5)を判断する(ステップS36)。このステップS36において、二次電池16の電圧Ｖが第５閾値電圧Vth5より大きくない、すなわち、電圧Ｖが第５電圧閾値Vth5以下(Ｖ≦Vth5)と判断すると、制御部17は何もせずに次の制御に進む。一方、ステップS36において、二次電池16の電圧Ｖが第５閾値電圧Vth5より大きい(Ｖ＞Vth5)と判断すると、吸引補正フラグFCを１に設定し(ステップS37)、次の制御に進む。また、ステップS35において、二次電池16の電圧Ｖが第４電圧閾値Vth4未満(Ｖ＜Vth4)と判断すると、制御部17は、吸引補正フラグFC＝１であるかを判断する(ステップS38)。このステップS38において、吸引補正フラグFC＝１と判断すると、制御部17は、吸引補正フラグFCを－１に設定し(ステップS39)、次の制御に進む。一方、ステップS38において、吸引補正フラグFC＝１でないと判断すると、制御部17は何もせずに次の制御に進む。なお、電動送風機15の吸引力の増減のパラメータＰの設定の際に、二次電池16の残量(電圧)が、所定の残量値(第５電圧閾値)よりも大きい状態まで二次電池16が充電されたことを条件としない場合、ステップS35ないしステップS39は、より簡略化できる。この場合、ステップS34において、運転状態DS＝１(運転中)と判断すると、制御部17は、吸引補正フラグFCを１に設定した後、二次電池16の電圧Ｖが第４電圧閾値Vth4未満である場合、次の制御に進み、二次電池16の電圧Ｖが第４電圧閾値Vth4未満でない場合、吸引補正フラグFCを－１に設定して次の制御に進むようにする。
さらに、ステップS33において、充電状態CS＝１と判断すると、制御部17は、吸引補正値VCに吸引補正フラグFCを加算したものを新たな吸引補正値VCとする(VC＝VC＋FC、ステップS40)。次いで、制御部17は、新たな吸引補正値VCが所定の最大補正値VHよりも大きいか(VC＞VH)を判断する(ステップS41)。このステップS41において、新たな吸引補正値VCが所定の最大補正値VHよりも大きくない、すなわち新たな吸引補正値VCが所定の最大補正値VH以下(VC≦VH)と判断すると、制御部17は、新たな吸引補正値VCが所定の最小補正値VLよりも小さいか(VC＜VL)を判断する(ステップS42)。このステップS42において、新たな吸引補正値VCが所定の最小補正値VLよりも小さい(VC＜VL)と判断すると、制御部17は、新たな吸引補正値VCを最小補正値VLとし(VC＝VL、ステップS43)、吸引補正フラグFCを０に設定し(ステップS44)、次の制御に進む。一方、ステップS42において、新たな吸引補正値VCが所定の最小補正値VLよりも小さくない、すなわち新たな吸引補正値VCが所定の最小補正値VL以上(VC≧VL)と判断すると、制御部17は、そのままステップS44に進む。また、ステップS41において、新たな吸引補正値VCが所定の最大補正値VHよりも大きい(VC＞VH)と判断すると、制御部17は、新たな吸引補正値VCを最大補正値VHとし(VC＝VH、ステップS45)、ステップS44に進む。すなわち、吸引補正フラグFC＝１であれば、吸引補正値VCは所定の最大補正値VH以下の範囲で増加し、吸引補正フラグFC＝－１であれば、吸引補正値VCは所定の最小補正値VL以上の範囲で減少する。なお、パラメータＰの上限値および下限値を設定しない場合、ステップS41ないしステップS43およびステップS45の制御は不要である。
さらに、制御部17による電動送風機15の吸引力を設定するパラメータＰの制御のフローチャートを図９に示す。
制御部17は、まず、運転状態DS＝１であるかを判断する(ステップS50)。このステップS50において、運転状態DS＝１でない、すなわち運転状態DS＝０と判断すると、制御部17は、パラメータＰを０(電動送風機15を駆動させない)に設定し(ステップS51)、次の制御に進む。一方、ステップS50において、運転状態DS＝１と判断すると、制御部17は、初期値PP(＞０)と、吸引補正値VCに所定の定数α(＞０)を乗算した値とを加算した値を新たなパラメータＰに設定し(Ｐ＝PP＋α・VC、ステップS52)、次の制御に進む。このとき、吸引補正値VCに最大補正値VHと最小補正値VLとが設定されていることにより、パラメータＰが、所定の上限値より大きくなったり、所定の下限値より小さくなったりすることが防止される。
具体的に、図１０を参照して、本実施形態の電気掃除機11の吸引力と掃除時間とがユーザ毎に自動的に調整される状態を説明する。
図１０(a1)ないし図１０(a3)は、一のユーザが電気掃除機11を使用した状態を示し、図１０(b1)ないし図１０(b3)は他のユーザが電気掃除機11を使用した状態を示す。例えば、一のユーザは他のユーザよりも長時間の掃除時間を必要としているとする。図１０においては、横軸に掃除時間、縦軸に二次電池16の出力電流を示し、各図の矩形の面積は１回の掃除での電荷量を示す。なお、掃除開始時の二次電池16は満充電状態とする。
図１０(a1)は、一のユーザの１回目の掃除を表わす。掃除中の電流はIa_1で、これは電動送風機15のパラメータＰを初期値PPに設定した場合に対応する。このときの掃除時間はTa_1である。掃除終了時の二次電池16の残量(電圧Ｖ)は所定値(第４電圧閾値Vth4)未満であり、掃除途中に二次電池16が切れてしまった、あるいは、もう少しの掃除時間で二次電池16が切れてしまう状態となったことに対応する。このとき、吸引補正フラグFCは、図８に示す制御から、－１に設定され、掃除の終了時、例えば二次電池16の充電開始時には、吸引補正値VCが－１となる。
この一のユーザが２回目の掃除をする際(図１０(a2))には、パラメータＰは、図９に示す制御から、(初期値PP－定数α)となるので、２回目の掃除での電流Ia_2は、１回目の電流Ia_1よりも小さい値(Ia_2＜Ia_1)となる。すなわち、二次電池16の電流が減少したことにより、電動送風機15の吸引力が１回目よりも抑制され、２回目の掃除時間Ta_2は、１回目の掃除時間Ta_1よりも長くなる(Ta_2＞Ta_1)。掃除終了時の二次電池16の残量(電圧Ｖ)は所定値(第４電圧閾値Vth4)未満であるので、図９に示す制御から、３回目の掃除での二次電池16の電流はさらに低下し、掃除時間はさらに長くなる。同様に繰り返すことで、掃除終了時の二次電池16の残量(電圧Ｖ)が所定値(第４電圧閾値Vth4)へと次第に近づき、ｎ回目の掃除において(図１０(a3))、掃除終了時の二次電池16の残量(電圧Ｖ)が所定値(第４電圧閾値Vth4)近傍となる。これは、一のユーザに必要な掃除時間に到達し、かつ、二次電池16に蓄えられた電荷をほぼ使い切ったことに対応する。
一方、図１０(b1)は、他のユーザの１回目の掃除を表わす。掃除中の電流Ib_1は、電動送風機15のパラメータＰを初期値PPに設定した場合に対応し、電流Ia_1と同じ値となる。掃除時間はTb_1で、一のユーザの１回目の掃除時間Ta_1よりも短い(Tb_1＜Ta1)。掃除終了時の二次電池16の残量(電圧Ｖ)は所定値(第４電圧閾値Vth4)より大きく、掃除終了時に、まだ二次電池16に蓄えられた電荷を使い切っていなかったことに対応する。このとき、吸引補正フラグFCは、図８に示す制御から、１に設定され、掃除の終了時、例えば二次電池16の充電開始時には、吸引補正値VCが１となる。
他のユーザが２回目の掃除を開始する際(図１０(b2))には、パラメータＰは、図９に示す制御から、(初期値PP＋定数α)となるので、２回目の掃除での電流Ib_2は、１回目の電流Ib_1よりも大きい値(Ib_2＞Ib_1)となる。すなわち、二次電池16の電流が増加したことにより、電動送風機15の吸引力が１回目よりも増加される。２回目の掃除時間Tb_2は、１回目の掃除の際には、二次電池16に蓄えられた電荷を使い切っていなかったことから、１回目の掃除時間Tb_1と同程度とすることができ、二次電池16の残量(電圧Ｖ)は所定値(第４電圧閾値Vth4)よりも大きいので、図９に示す制御から、３回目の掃除では、電流はさらに増加する。同様に繰り返すことで、掃除終了時の二次電池16の残量(電圧Ｖ)が所定値(第４電圧閾値Vth4)へと次第に近づき、ｍ回目の掃除において(図１０(b3))、掃除終了時の二次電池16の残量(電圧Ｖ)が所定値(第４電圧閾値Vth4)近傍となる。これは、他のユーザに必要な掃除時間に到達し、かつ、二次電池16に蓄えられた電荷をほぼ使い切ったことに対応する。
したがって、掃除を繰り返すほど、相対的に長い掃除時間を求める一のユーザの場合には、掃除時間がより長くなるように電動送風機15の吸引力が自動調整され、相対的に短い掃除時間でよい他のユーザの場合には、その掃除時間内で電動送風機15の吸引力が最大化されるように自動調整される。すなわち、ユーザの要求に応じて、掃除を繰り返すほど、掃除可能な時間の長さと電動送風機15の吸引力とが自動的に最適化されてゆく。換言すれば、各ユーザの掃除に必要な掃除時間を確保した上で、吸引力が最大になるように、自動的に電動送風機15のパラメータＰが調整される。
また、上記の制御を実施することにより、二次電池16が劣化した(充放電の繰り返しなどにより、蓄えられる電荷量が減少した)場合でも、その劣化の度合いに応じて、掃除可能な時間の長さと電動送風機15の吸引力とが自動的に調整される。例えば、図１１(a)は、あるユーザのｋ回目の掃除を表わし、この時点でパラメータＰは自動的に調整され、電動送風機15の電流I_k、掃除時間T_kとなっている。すなわち、このｋ回目の掃除では、掃除時間T_kが経過した際、二次電池16の残量(電圧Ｖ)は所定値(第４電圧閾値Vth4)近傍であり、二次電池16に蓄えられた電荷をほぼ使い切った状態となっている。このとき、(ｋ＋１)回目の掃除において(図１１(b))、仮に二次電池16の劣化により、掃除終了時の二次電池16の残量(電圧Ｖ)が所定値(第４電圧閾値Vth4)未満となると、図８に示す制御から、吸引補正フラグFCが－１に設定され、掃除の終了時、例えば充電開始時には、吸引補正値VCが１減算される。そのため、(ｋ＋２)回目の掃除では(図１１(c))、掃除中の電流I_(k+2)が電流I_(k+1)よりも低下し(I_(k+2)＜I_(k+1))、掃除時間T_(k+2)は、(ｋ＋１)回目の掃除時間T_(k+1)よりも増加してｋ回目の掃除時間T_kに調整される(T_(k+2)＝T_k)。このように、二次電池16の劣化に対応して、必要な掃除時間を確保するように、自動的に電動送風機15のパラメータＰが調整されることとなる。
以上説明したように、本実施形態では、二次電池16の残量が所定値以下の状態で掃除を終了した場合には、ユーザが掃除をしたい時間に対して実際に掃除できる時間が不足しているものと判断して、次回掃除時の電動送風機15の吸引力を減少させるように制御部17がパラメータＰを設定し、二次電池16の残量が所定値以下でない状態で掃除を終了した場合には、ユーザが相対的に短い掃除時間で掃除を終了し、かつ、その状態で二次電池16の容量が余っているものと判断して、次回掃除時の電動送風機15の吸引力を増加させるように制御部17がパラメータＰを設定する。このため、掃除時間を長くしたいユーザに対しては、電動送風機15の吸引力を所定以上に確保しながら掃除可能な時間を長くし、短い掃除時間でよいユーザに対しては、掃除可能な時間を所定以上に確保しながら電動送風機15の吸引力を増加させるように電気掃除機11が制御される。この結果、二次電池16の容量を可能な限り使い切れるように掃除可能な時間と吸引力とを自動的に最適化可能となる。
すなわち、一般に同じユーザが同じ掃除領域を掃除するのに電気掃除機11を使用する場合、同じような掃除時間で掃除をすることが予想されるため、ユーザが実施した掃除の際の二次電池16の残量に基づいてそのユーザが通常どの程度の掃除時間を必要としているかを推定することが可能となる。そこで、その推定に基づいてパラメータＰを設定することにより、そのユーザにとって必要な掃除時間を確保しかつ限られた二次電池16の容量を余すことなく使用する中で電動送風機15の吸引力を最大限とするようにパラメータＰを調整することができる。また、仮にユーザが単発的に通常の掃除と異なる掃除をすることがあっても、１回毎のパラメータＰの調整幅を小さくしておけば、単発的な掃除をした場合にも掃除可能な時間と吸引力とが大きく変化することがないので、その次の掃除の際にそれ以前と同様の掃除を行う場合への影響が生じにくいなど、掃除可能な時間と吸引力との自動調整の精度を、二次電池16の容量を余らせることなく確保できる。
また、例えばユーザが二次電池16切れ、あるいは、二次電池16の残量が小さくなった電気掃除機11を少しだけ充電して掃除する場合には、ユーザ自身も二次電池16が充分に充電されていないことを認識しており、掃除時間が短くなる可能性が高い。そこで、残量が所定値より大きい所定の残量値よりも大きい状態まで二次電池16が充電されたことを条件として、制御部17が電動送風機15の吸引力の増減のパラメータＰの設定を実施する、還元すれば、二次電池16の残量(電圧)が所定の残量値(第５電圧閾値)よりも大きくなるまで充電された状態で掃除を開始しないと、電動送風機15のパラメータＰの補正を実施しないことにより、掃除可能な時間と吸引力との自動調整をより適切に実施することが可能となる。
さらに、電動送風機15のパラメータＰが大きすぎると電動送風機15の電流が大きすぎて高温になる可能性があり、パラメータＰが小さすぎると電動送風機15の電流が小さすぎて動作しない、あるいは、動作が不安定になる可能性がある。そこで、パラメータＰが上限値または下限値を超えないように設定することで、電動送風機15が高温になる、あるいは、動作しなかったり動作が不安定になったりするという問題が回避され、電動送風機15を安定的に動作させることができる。
また、容量が異なる複数種類の二次電池16に応じて所定の残量値(第５電圧閾値)を設定することで、容量が異なる二次電池16のいずれが装着された場合でも、精度よくパラメータＰの自動調整ができる。さらに、例えば二次電池16の種類それぞれに対応してパラメータＰをメモリなどに記憶しておけば、複数の二次電池16を使い分けて掃除をする場合であっても、それぞれの二次電池16に応じて掃除可能な時間と吸引力との自動調整が可能になる。
なお、上記一実施形態において、パラメータＰの設定は、検出部25により検出した二次電池16の残量(電圧)が所定値(第４電圧閾値)以下の状態で掃除を終了した場合に、次回掃除時の電動送風機15の吸引力を減少させるように設定するのみでもよいし、検出部25により検出した二次電池16の残量(電圧)が所定値(第４電圧閾値)以下でない状態で掃除を終了した場合に、次回掃除時の電動送風機15の吸引力を増加させるように設定するのみでもよい。
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。
11 電気掃除機
14 集塵部
15 電動送風機
16 二次電池
17 制御手段としての制御部
25 残量検出手段の機能を有する検出部
Ｐ パラメータ

Claims (5)

  1. 二次電池からの給電により駆動する電動送風機と、
    この電動送風機の駆動により吸い込まれた塵埃を捕集する集塵部と、
    前記二次電池の残量を検出する残量検出手段と、
    前記電動送風機の吸引力をパラメータによって制御する制御手段とを具備し、
    前記制御手段は、前記残量検出手段により検出した前記二次電池の残量が所定値以下の状態で掃除を終了した場合に、次回掃除時の前記電動送風機の吸引力を掃除開始時の前記二次電池の残量に拘らず減少させるように前記パラメータを設定し、前記残量検出手段により検出した前記二次電池の残量が前記所定値以下でない状態で掃除を終了した場合に、次回掃除時の前記電動送風機の吸引力を掃除開始時の前記二次電池の残量に拘らず所定の上限値を超えない範囲で増加させるように前記パラメータを設定する
    ことを特徴とした電気掃除機。
  2. 二次電池からの給電により駆動する電動送風機と、
    この電動送風機の駆動により吸い込まれた塵埃を捕集する集塵部と、
    前記二次電池の残量を検出する残量検出手段と、
    前記電動送風機の吸引力をパラメータによって制御する制御手段とを具備し、
    前記制御手段は、前記残量検出手段により検出した前記二次電池の残量が所定値以下の状態で掃除を終了した場合に、次回掃除時の前記電動送風機の吸引力を掃除開始時の前記二次電池の残量に拘らず減少させるように前記パラメータを設定する
    ことを特徴とした電気掃除機。
  3. 二次電池からの給電により駆動する電動送風機と、
    この電動送風機の駆動により吸い込まれた塵埃を捕集する集塵部と、
    前記二次電池の残量を検出する残量検出手段と、
    前記電動送風機の吸引力をパラメータによって制御する制御手段とを具備し、
    前記制御手段は、前記残量検出手段により検出した前記二次電池の残量が所定値以下でない状態で掃除を終了した場合に、次回掃除時の前記電動送風機の吸引力を掃除開始時の前記二次電池の残量に拘らず所定の上限値を超えない範囲で増加させるように前記パラメータを設定する
    ことを特徴とした電気掃除機。
  4. 制御手段は、残量検出手段により検出する残量が所定値より大きい所定の残量値よりも大きい状態まで二次電池が充電されたことを条件として、電動送風機の吸引力のパラメータの設定を実施する
    ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか一記載の電気掃除機。
  5. 制御手段は、二次電池の容量に応じて異なる残量値が設定されている
    ことを特徴とした請求項４記載の電気掃除機。
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