JP2003093302A

JP2003093302A - 電池駆動式掃除機

Info

Publication number: JP2003093302A
Application number: JP2001293295A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Kanai; 秀之金井; Motoi Kanda; 基神田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2001-09-26
Publication date: 2003-04-02

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は電気掃除機の使用時って水分を吸引
した場合でも電池パックに入るまえに水分を除去し電池
パックの端子間での短絡を防止できる電池駆動式掃除機
および電池パックを提供する。【解決手段】本発明に係わる電池駆動式掃除機は吸引
用電動機から排出される排気をフィルターを通過させた
後に電池パックに導入することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池駆動式掃除機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】リチウムイオン二次電池やニッケル水素
二次電池は小型で軽量、そして500回以上の繰り返し充
放電が可能であるため、携帯型パーソナルコンピュータ
や携帯電話を初めとする多くの電子機器に使用されてお
り需要が増加している。最近ニッカド二次電池（Ni-C
d）やニッケル水素二次電池（Ni-MH）を用いた充電式除
機が実用化されている。

【０００３】このような電池駆動式掃除機の一例を図４
に示す。図４は従来の電池駆動式掃除機の概略を示す断
面図である。

【０００４】この掃除機は、電動機1を駆動して吸引フ
ァン２を回転させホース３から空気と共に塵や埃のゴミ
が吸引される。吸引された空気とゴミは吸引ダクト４を
通過して集塵容器であるゴミパック５の入り口５aから
ゴミパック内５に入り、大部分のゴミはゴミパック５に
捕集される。ゴミパック５により捕集できなかったサブ
ミクロンサイズのゴミはゴミパック５を通過する空気に
含まれる。この空気はゴミパック５の出口を兼ねた第１
フィルター５bを通過した後、吸気ファン２を通り吸気
電動機１の外部に排出される。排気には、第１フィルタ
ー５bによっても捕集できないサブミクロンサイズのゴ
ミや吸引した水分が含まれている。電池バック１２はこ
の排気が直接当たらないように壁４１を隔てて隔離され
ているが、掃除中に床の水分をゴミと共に吸引してしま
い電動機に入る前のフィルターで除去できない水分が吸
引電動機から排出され、排気とともに電池パックに進入
する問題がある。上述した第１のフィルターは不織布或
いは紙等で形成されておりゴミを除去するための機能し
か持たず、水分を除去するような特殊な構造にはなって
いない。この様な場合、電池パック１１内の電池の端子
等の電気的接点に微小な塵が付着しさらにその塵が水分
を含む様になることで導電性となるために接点の不良或
いは端子間での電気的な短絡と言った問題が発生する。
電池駆動式掃除機には160ワットから300ワットクラスの
出力特性を有する電池パックが用いられる。例えば4/3A
サイズ（直径約17mm長さ67mm）のNi-MH電池を16本直列
に配置した電池パックや25本直列配列した電池パックな
どでは掃除機使用時に4Aから８A程度の大電流が流れる
が、この電池パックに水分が入り電極を短絡させた場
合、瞬時に数十Aの大電流が流れ大きな発熱により電池
パックは100℃以上の高温に危険な状態となる。こうな
っては、掃除機の機能は完全に停止してしまう。また、
電極端子に付着した塵及び水分によって電極端子に絶縁
性の堆積物が発生した結果、接点の接続不良が生じた場
合にも同様に電池パックの突発的な出力低下が発生し掃
除機の機能は停止してしまう。この様な問題は、日本国
内での梅雨の季節においては顕著となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の掃除機は電池パ
ック内の電池の接続端子に塵が付着しさらにその塵が水
分を含む様になる為に電極端子の短絡、接触不良等が発
生し、ひいては電池パックの発熱或いは突発的な出力低
下によって使用不能になる問題があった。

【０００６】本発明は上記課題を解決するために成され
たもので、塵及び水分に起因する電極端子の短絡、接触
不良等を防止し使用不能になり難い構造の電池駆動式掃
除機を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１の電池駆動式掃除機は、空気中の
塵をろ過する集塵容器と、この集塵容器中の空気を吸引
するファンと、このファンを回転させる電動機と、この
電動機を駆動させ前記ファンから放出される排気に晒さ
れる電池とを具備する電池駆動式掃除機であって、前記
電池に隣接して配置され前記排気中の水分を吸収して
３.０×１０⁵ｐｐｍ以下に除去しかつ前記電池の充電時
の発熱によって吸収した前記水分を放出する水分除去フ
ィルターを有することを特徴とする。この掃除機の大き
な特徴は、水分除去フィルターであるが、掃除機使用時
には水分を排気から除去すると共に、掃除機の未使用状
態でかつ電池を充電する際には電池からの充電時の発熱
によって吸収した水分を蒸発、放出することにより排気
からの水分除去を長期間維持することができ、従って電
池の電極に堆積する塵及び水分に起因する問題を低減す
ることができることである。

【０００８】請求項２の電池駆動式掃除機は、請求項１
において、前記水分除去フィルターは、水分を０．５×
１０⁵ｐｐｍ以上に除去することを特徴とする。

【０００９】請求項３の電池駆動式掃除機は、請求項１
において、前記水分除去フィルターが、吸水性ポリマ
ー、及び吸湿性無機材料の中から選ばれる少なくとも一
種であることを特徴とする請求項４の電池駆動式掃除機
は、請求項３において、前記吸水性ポリマーが、デンプ
ンーポリアクリロニトリル加水分解物、デンプンーポリ
アクリル酸塩架橋物、カルボキシルメチルセルロース
系、酢酸ビニルーアクリル酸メチル共重合のケン化物、
ポリアクリル酸ソーダ架橋物、シリカゲル、及びゼオラ
イトから選ばれる少なくとも一種から構成されることを
特徴とする。

【００１０】また、本発明の電池駆動式掃除機は、水分
除去フィルターが水分を所定量吸収した時点で警告表
示、あるいは警告音で知らせる構造を有するようにして
も良い。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係わる電池駆動式掃除機
について説明する。

【００１２】この電池駆動式掃除機は吸引ファンから排
出される排気を吸水性フィルターを通過させた後に電池
パックに導入することを特徴とする電池駆動式掃除機で
あり、特に吸水性フィルターは吸水性ポリマーから構成
されることが望ましい。具体的な構造を図１及び図２に
示した。図１及び図２においては、図４で説明した従来
例と同一部分については、同一番号を付しその説明を省
略している。この図２におけるＡ―Ｂ断面が図１であ
る。従来例と異なるのは、第２フィルター６、第３フィ
ルター８、及び水分除去フィルター５bを追加した点で
ある。ゴミパック５を通過した空気は、第２フィルター
６、第３フィルター８を通過した後、吸気ファン２を通
り吸気電動機１の外部に排出される。排気には、第１か
ら第３までのフィルター５b、６、８によっても捕集で
きないサブミクロンサイズのゴミや吸引した水分が含ま
れている。ここで重要な構成は吸水性フィルター１０で
ある。排気（白抜きの矢印）はこの吸水性フィルター１
０を透過して電池パック１１内部に入りそして通過する
ようになっている。１２は電池である。この吸水性フィ
ルター１０内で排気中の水分量は所定の範囲まで低減さ
れるようになっている。

【００１３】本発明に係わる電池駆動式掃除機によれば
吸引水分は水分除去フィルターで空気中の水分を所定の
低濃度に除去できる。したがって、二次電池のパック１
１内への水分の侵入を防止し、塵が電池１２の電極或い
は電極間の接点に堆積してもこの塵が水分を吸収して短
絡の原因となることも低減でき、さらには電極表面に絶
縁性の堆積物例えば塵に含まれる水分に起因して電極表
面が酸化してできる金属酸化物の形成が防止され、電極
の接触不良・高抵抗化を防止できる。

【００１４】吸水性フィルターに用いる吸水性ポリマー
にはデンプンーポリアクリロニトリル加水分解物、デン
プンーポリアクリル酸塩架橋物、カルボキシルメチルセ
ルロース系、酢酸ビニルーアクリル酸メチル共重合のケ
ン化物、ポリアクリル酸ソーダ架橋物などを用いて、こ
れを粉末状、繊維状、フィルム状の形態にして用いるこ
とが可能である。これらの材料は、単独で使用すること
もできるし、場合によっては組み合わせて使用しても良
い。さらには、例えば高吸水性ポリマーを不織布に接着
させたり、高吸水性ポリマー繊維やフィルムを不織布の
間にサンドイッチ状にしたシートとして用いることもで
きる。

【００１５】水分除去フィルターは、電池が充電する際
に発生する熱が伝達され、その熱によって吸収した水分
を除去する様に電池１２に近接若しくは隣接して配置さ
れる事が必要であり、例えば電池パック１１に隣接設置
する。特に、電池パック１１或いは電池１２が接触する
部材を介してこの部材に接触して隣接することがより高
い効果を得られることから望ましい。

【００１６】また、本発明は吸水性ポリマーあるいは吸
湿性無機材料を内蔵するフィルターを外周に貼り付けた
電池パック１１を採用することもできる。電池パック１
１は放熱性を向上させるために電池パック１１表面に吸
気用と排気用スリットを設けてある。電池パック１１外
側で吸気用スリットの前面または電池パック１１の内部
で吸気スリットの内面に高吸水性ポリマーからなるフィ
ルターを設置することにより電池１２への水分の進入を
防止できるが吸湿したポリマーが膨潤するためと膨潤し
たポリマーゲルが電極端子に接続して短絡の危険がある
ため電池パック１１外のスリット全面」に設置した方が
好ましい。

【００１７】また、本発明は吸水性ポリマーを用いたフ
ィルターが水分を吸収した時に掃除機本体、ブラシ、あ
るいはホースの一部にLEDなどにより色で水分を吸着し
たことを表示したり、あるいは音で知らセルことを特徴
とする電池駆動式掃除機でありまたは電池パック１１を
採用することもできる。水分の吸収は湿度センサを用い
ることで検出できる。

【００１８】

【実施例】（実施例１〜実施例７）図１に示す電池駆動
式掃除機において、水分除去フィルターのみを種々代え
た実施例１〜実施例７の掃除機を用意した。

【００１９】実施例１で用いた吸水性ポリマーはスチレ
ンージビニルベンゼン系スチロール樹脂を用いた。その
他の構成は、図１及び図２で説明した電池駆動式掃除機
と同一である。

【００２０】また、実施例１と同様にして吸水性ポリマ
ーのみをデンプンーポリアクリロニトリル加水分解物に
した掃除機として実施例２の掃除機を用意した。以下の
実施例では、実施例１と同一部分はその詳細な説明を省
略する。

【００２１】同様にして吸水性ポリマーのみをデンプン
ーポリアクリル酸塩架橋物にした掃除機として実施例２
の掃除機を用意した。

【００２２】さらに、吸水性ポリマーのみをカルボキシ
ルメチルセルロース系、酢酸ビニルーアクリル酸メチル
共重合のケン化物、ポリアクリル酸ソーダ架橋物、シリ
カゲル、及びゼオライトにそれぞれを変えた実施例３、
実施例４、実施例５、実施例６、及び実施例７の掃除機
を用意した。

【００２３】比較例１として吸引ファンと電池パックの
間に水分除去フィルターを設置しない掃除機を用意し
た。

【００２４】以上の実施例１〜実施例７、及び比較例１
に対して、加速試験として湿度８０％の空気中で連続運
転をして電池パック１１の不具合による機能低下までの
時間を測定したのが表１である。尚、比較例２は、空気
中の湿度を０．３×１０⁵ｐｐｍ以下に設定した環境下
で、掃除機の動作テストを実施例１と同一の電池駆動式
掃除機に対して同様の加速試験を行った際の結果であ
る。

【００２５】

【表１】

【００２６】評価結果としては、Ａは電池１２の電極の
清掃をすることなく２００回の繰り返し充放電に対して
掃除機の連続して運転できる時間の低下が５％以下であ
り、Ｂは連続運転持続時間の低下が５％を超えて１０％
以下であり、Ｃは連続運転持続時間の低下が１０％を超
えるか或いは電池パック１１内でショートが発生し掃除
機内の制御回路に組み込まれた１０Ａのヒューズが切れ
掃除機が停止してしまったものである。Ｂになる原因は
瞬時の短絡により容量が低下する電池１２が生じるため
電池パック１１としての容量が小さくなるためである。

【００２７】この表１から明らかなように、水分除去フ
ィルターによって、水分を３.０×１０⁵ｐｐｍ以下に低
減することでＢ以上の評価が得られることが判明し、特
に０.５×１０⁵ｐｐｍ以上に除去することによって、Ａ
ランクの評価を得られることが判明した。この２００回
の繰り返し充放電によって、水分除去フィルターは、掃
除機使用時には水分を排気から除去すると共に、掃除機
の未使用状態でかつ電池を充電する際には電池からの充
電時の発熱によって吸収した水分を蒸発、放出すること
ができる。特に充電時の電池の発熱温度が６０℃以上の
場合は顕著にその作用が認められた。

【００２８】比較例２では水分を０.３×１０⁵ｐｐｍと
極めて低減することができるが、この様な乾燥状態では
塵が帯電しやすくなるため電池１２の周囲に絶縁のため
に巻いた樹脂チューブに多量に付着してしまう。塵中に
は金属粒子が含まれているため静電的に付着した塵の堆
積量が増えると電極間で短絡する結果になる。比較例２
では金属粒子の接続が弱く短絡が瞬時に生じるため評価
がＢとなってしまった。

【００２９】また、以上説明したように本発明に係わる
電池駆動式掃除機によれば、あやまって水を吸引した場
合でも吸引電動機と電池パック１１の間に設置した水分
吸収用フィルターにより排気中の水分を完全に除去でき
るため電池パック１１内部での電池１２を短絡させるお
それがない。また、電池パック１１自体に吸水性フィル
ターを具備することで吸引した水を電池１２に付着する
ことを防止でき短絡を防止できる。従って、本実施例の
電池駆動式掃除機は、電池電極表面に堆積する塵が水分
を吸収することに起因する電極端子の短絡、接触不良等
を防止し使用不能になり難い構造の電池駆動式掃除機を
提供することができる。（実施例８）本実施例の掃除機は、実施例１と電池パッ
ク１１の構造及び吸水性フィルターの構造のみが異なる
ので、ここでは、図３に示した断面図に沿って説明す
る。

【００３０】ここで重要な構成は、第２の吸水性フィル
ター３０を付加した点である。電池パック１１はこの第
２の吸水性フィルター３０から空気を取り入れ、電池１
２の突出した正極端子に直接排気が吹きかけられ、さら
に電池パック１１内を上から下に降下した排気は電池パ
ック１１の下から排出されるようになっている。この様
な構造をとることによって、実施例１と同一の効果を得
ることができるが、さらに電池１２の正極端子の裾（凸
状電極端子の底面近傍の平たくなる領域）に堆積する塵
を強制的に除去することができ、堆積した塵への水分付
着を効果的に防止しさらに電池１２の正極端子の清掃を
兼ねることができるので電池パック１１内部の清掃をす
る必要が無くなり、メンテナンスのフリー化が達成可能
である。

【００３１】

【発明の効果】以上説明した構成によれば、塵の水分吸
収に起因する電極端子の短絡、接触不良等を防止し使用
不能になり難い構造の電池駆動式掃除機を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１〜実施例７を説明する断面
図。

【図２】本発明の実施例１〜実施例７を説明する平面
図。

【図３】本発明の実施例８を説明する断面図。

【図４】従来例を説明する断面図。

【符号の説明】

１電動機２吸引ファン３ホース４吸引ダクト５ゴミパック６第２フィルター７吸気ダクト８第３フィルター１１電池パック１２電池

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空気中の塵をろ過する集塵容器と、この
集塵容器中の空気を吸引するファンと、このファンを回
転させる電動機と、この電動機を駆動させ前記ファンか
ら放出される排気に晒される電池とを具備する電池駆動
式掃除機であって、前記電池に隣接して配置され前記排
気中の水分を吸収して３.０×１０⁵ｐｐｍ以下に除去し
かつ前記電池の充電時の発熱によって吸収した前記水分
を放出する水分除去フィルターを有することを特徴とす
る電池駆動式掃除機。
【請求項２】前記水分除去フィルターは、水分を０．
５×１０⁵ｐｐｍ以上に除去することを特徴とする請求
項１に記載の電池駆動式掃除機。
【請求項３】前記水分除去フィルターは、吸水性ポリ
マー、及び吸湿性無機材料から選ばれる少なくとも一種
であることを特徴とする請求項１に記載の電池駆動式掃
除機。
【請求項４】前記吸水性ポリマーは、デンプンーポリ
アクリロニトリル加水分解物、デンプンーポリアクリル
酸塩架橋物、カルボキシルメチルセルロース、酢酸ビニ
ルーアクリル酸メチル共重合のケン化物、ポリアクリル
酸ソーダ架橋物、シリカゲル、及びゼオライトから選ば
れる少なくとも一種を有することを特徴とする請求項３
に記載の電池駆動式掃除機。