JP2006326186A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】常に快適に掃除動作を行えるように掃除機本体を安定して走行制御することができ、使用者の操作負荷を低減することが可能な電気掃除機を提供する。
【解決手段】吸込口体７の前後動作に伴って回動する第１の回動接続部８をパイプ６とホース４との接続部分に設け、制御部３０が、その第１の回動接続部８に設けたホース回動角度検出部１５によって検出した回動角度と、メモリ３１内に予め記憶した制御テーブルとに基づいて掃除機本体１を走行制御する。
【選択図】図１１

Description

この発明は、掃除機本体に自走機能を備える電気掃除機に関するものである。

従来のこの種の電気掃除機として、ホースと掃除機本体との接続部分にホース張力検出手段を設け、使用者が前進して掃除機本体から遠ざかったり、吸込ホースを引っ張るなどしてそのホース張力が張力検出手段で検知されると、掃除機本体を吸込ホースの進行方向に自走させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、手元ハンドル部から吸込口体までの間の位置に発信装置を設け、その発信装置から発信された信号を掃除機本体に設けられた受信装置で受信し、その信号に基づいて手元ハンドル部と掃除機本体との距離を検出し、手元ハンドル部と掃除機本体との距離を一定に保つように掃除機本体を走行制御するようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。

特開昭６４−８６９２５号公報（第３頁左上欄最終行〜右上欄１０行） 特開平２−１７２４３３号公報（第１頁、特許請求の範囲（１））

しかしながら、特許文献１の技術では張力検出部にホース張力が伝わって初めて掃除機本体が自走するため、掃除機本体が自走を開始する直前には必ず手元にホース張力が伝わる。このため、掃除動作中の操作負荷の軽減の程度は十分なものではなかった。

この点に関し、特許文献２の技術によると、手元ハンドル部と掃除機本体との距離を適切に設定することで、手元にホース張力が伝わることのないように掃除機本体を自走させることが可能であるが、掃除中に発信装置と受信装置の間に人体や家具などの障害物が入り込むと、手元ハンドル部と掃除機本体との距離検出が行えず、制御不能状態に陥るという課題があった。

この発明はこのような点に鑑みなされたもので、常に快適に掃除動作を行えるように掃除機本体を安定して走行制御することができ、使用者の操作負荷を低減することが可能な電気掃除機を提供することを目的とする。

この発明に係る電気掃除機は、電気送風機および電気送風機に連通する集塵室を内蔵する掃除機本体と、掃除機本体に開設された接続口に接続することにより集塵室に連通するホースと、ホースの先端側と連通するパイプと、パイプの先端に接続される吸込口体と、掃除機本体を移動自在に支持する走行車輪と、走行車輪を駆動する駆動部と、ホースとパイプとの位置関係と、その位置関係のときに吸込口体と掃除機本体との間の距離が予め設定された距離関係となるように掃除機本体を走行制御するための駆動部の駆動制御値とを対応付けて設定した制御テーブルを予め記憶する記憶部と、ホースとパイプとの位置関係を、ホースの所定部分とパイプの所定部分とがなす角度またはホースの所定部分とパイプの所定部分との間の距離によって検出する位置関係検出部と、位置関係検出部の検出結果と、記憶部の制御テーブルとに基づいて駆動部に対する駆動制御値を決定し、その駆動制御値に基づいて駆動部を制御する制御部とを備えたものである。

この発明により、ホースとパイプとの位置関係を、ホースの所定部分とパイプの所定部分とがなす角度またはホースの所定部分とパイプの所定部分との間の距離によって検出し、その検出結果と、記憶部の制御テーブルとに基づいて駆動部に対する駆動制御値を決定し、その駆動制御値に基づいて駆動部を制御して掃除機本体の走行制御を行うようにしたので、従来のように距離検出が行えないといった不都合を防止でき、常に快適に掃除動作を行えるように掃除機本体を安定して走行制御することができる。したがって、使用者の操作負荷を確実に低減することが可能となる。

実施の形態１．
図１〜図４は、この発明の実施の形態１の電気掃除機を示す図である。
電気掃除機は、図１に示すように、電気送風機および電気送風機に連通する集塵室を内蔵する掃除機本体１と、掃除機本体１の前面に開設された接続口１ａに接続することにより集塵室に連通するホース４と、ホース４の先端側に設けられたハンドル部５と、ハンドル部５の先端側に接続されるパイプ６と、パイプ６の先端に接続される吸込口体７とを備えており、吸込口体７から吸い込まれた塵埃を含む空気は、パイプ６、後述の第１の回動接続部８、ホース４及び第２の回動接続部２０の内部の風路を通過し、集塵室へと吸い込まれるようになっている。パイプ６は、ハンドル部５先端付近で分離可能に構成されているとともに、パイプ長調節手段１０によって伸縮可能に構成されている。また、パイプ内には、ハンドル部５先端付近の分離を検出するパイプ着脱検出部１７が設けられており、ホース４の外周を介して導線（図示せず）により後述の制御部に接続されている。ハンドル部５には、電動送風機をオンオフさせるための電源スイッチ（図示せず）等を有する電源操作部５ａが設けられており、パイプ着脱検出部１７と同様にホース４の外周を介して導線（図示せず）により後述の制御部に接続されている。

掃除機本体１の底面前方には、水平方向に回動自在なキャスタ内において、水平方向の回転軸を持つ補助前輪２９（図３参照）が設けられており、また、掃除機本体１後方には、掃除機本体１を移動自在に支持する走行車輪としての左後輪２及び右後輪３（後述の図１１参照）が左右対称に設けられている。この補助前輪２９、左後輪２及び右後輪３により、掃除機本体１が被掃除面上で任意の方向に移動可能となっており、補助前輪２９により掃除機本体１の進行方向の転換に連続して向きを変えられるように構成されている。

ホース４のハンドル部５側には、ホース４の軸とパイプ６の軸とを含む平面に垂直な垂直軸８ａ（図３参照）を軸として、ホース４とパイプ６とを回動自在に接続する第１の回動接続部８が設けられている。第１の回動接続部８は、ホース４とパイプ６とを連結する連結部としての風路屈曲部３７に設けられている。第１の回動接続部８には、第１の回動接続部８の回動角度を検出することによりホース４とパイプ６との位置関係を検出し、その検出結果に基づいて吸込口体７と掃除機本体１との間の距離を検出する位置関係検出部としてのホース回動角度検出部１５（後述の図１１参照）が設けられている。ホース回動角度検出部１５は、具体的には例えば回転式ポテンショメータで構成される。第１の回動接続部８の具体的な構成については後述の図５〜図７により詳述する。

ホース４の掃除機本体１側には、ホース４を、掃除面に平行な面方向に回動自在に掃除機本体１に接続する第２の回動接続部２０が設けられている。第２の回動接続部２０には、第２の回動接続部２０の回動角度を検出することにより、掃除機本体１に対するホース４の導出方向を検出するためのホース導出方向検出部１６（後述の図１１参照）が設けられている。ホース導出方向検出部１６は、具体的には例えば回転式ポテンショメータで構成される。第２の回動接続部２０の具体的な構成については後述の図８〜図１０により詳述する。

図５〜図７は、第１の回動接続部の構成の一例を示す図である。
第１の回動接続部８は、左カバー９ａと右カバー９ｂとから構成されたカバー部９と、シャッター部１０と、筒状のホース接続部１１とを備えている。シャッター部１０は、カバー部９側から、大シャッター１０ａと、中シャッター１０ｂと、小シャッター１０ｃとを備えた構成となっており、各シャッター１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、ホース接続部１１の上端側の外周に突出して設けられた円筒状の円筒軸部１２に対し、カバー部９内に収納自在な方向に回動自在に接続されている。また、カバー部９、大シャッター１０ａ、中シャッター１０ｂ、小シャッター１０ｃ及びホース接続部１１は、それぞれ引掛部１０ａａ，１０ｂａ，１０ｃａ，１１ａが順次引掛けられることにより接続された構成となっている。そして、ホース接続部１１が円筒軸部１２を軸として回動すると、その回動動作に連動してシャッター部１０がカバー部９に収納する方向、又はカバー部９から引き出される方向に動作するようになっている。

また、図７に示すように、左カバー９ａにおいて円筒軸部１２の左側端面１２ａに対向する部分には、ホース回動角度検出部１５としての距離検出用回転式ポテンショメータ１５が配設されている。距離検出用回転式ポテンショメータ１５は、円筒軸部１２の左側端面１２ａから円筒軸部１２の軸方向に延出された軸部１３に嵌着されている。そして、回転式ポテンショメータ（ホース回動角度検出部）１５の検出信号は、ホース４の外周に埋設された導線（図示せず）を介して後述の制御部に入力されるようになっている。

かかる構成の第１の回動接続部８においては、ユーザがハンドル部５を把持して吸込口体７を進める動作を行うと、ホース接続部１１が円筒軸部１２を軸として図５中の矢印Ａ方向に回動する。すると、ホース接続部１１の先端部が、小シャッター１０ｃ、中シャッター１０ｂ、大シャッター１０ａの順に収納され、最終的には各シャッター１０全体がカバー部９の内部に収納された状態となる。逆に、ユーザがハンドル部５を把持して吸込口体７を引き寄せる動作を行うと、ホース接続部１１が円筒軸部１２を軸として図中の矢印Ｂ方向に回動する。すると、引掛部１０ａａ，１０ｂａ，１０ｃａ，１１ａにより互いに係合された小シャッター１０ｃ、中シャッター１０ｂ及び大シャッター１０ａがこの順に展開し、カバー部９内から引き出された状態となる。なお、図６は最大限に展開された状態を示している。

図８〜図１０は、第２の回動接続部の構成の一例を示す図である。
第２の回動接続部２０は、上カバー２１ａ及び下カバー２１ｂにより半割に形成されたカバー部２１と、カバー部２１と一体的に形成され、上側筒部２２ａと下側筒部２２ｂにより半割に形成された筒状の掃除機本体側接続部２２と、筒状のホース側接続部２３とから構成されている。カバー部２１は上面及び下面が閉塞された全体略円筒状を成し、周面部には周方向に長方形状の開口部２１ｃが形成されている。ホース側接続部２３は、ホース４に接続される円筒部２３ａと、円筒部２３ａの端面から外方に円弧状に延出したガイド部２３ｂとを備えており、ガイド部２３ｂがカバー部２１内に設けた図示しないガイド溝に摺動自在に嵌合され、円筒部２３ａがカバー部２１に設けた開口部２１ｃから突出した状態でカバー部２１に接続されている。

また、カバー部２１内には、カバー部２１の内周面に摺接し、開口部２１ｃを閉塞するためのシャッター２４が設けられている。シャッター２４は、短冊状の板状部材をカバー部２１の周面部に摺接するように湾曲させた構成となっており、両端部に、ホース側接続部２３のガイド部２３ｂの先端部に設けられた係止部２３ｃに引っ掛けられる引掛部２４ａが形成されている。この引掛部２４ａにより、ホース側接続部２３を回動させたとき、その回動に連動してシャッター２４が動くようになっている。また、シャッター２４には、掃除機本体側接続部２２とカバー部２１内との流路を連通させるための開口部２４ｂが形成されている。

また、図１０に示すように、下カバー２１ｂにはホース導出方向検出部１６としての回転式ポテンショメータ１６が配設されており、回転式ポテンショメータ１６の軸受けには、掃除機本体側接続部２２の底面に設けた軸２２ｃが圧入された状態となっている。そして、回転式ポテンショメータ（ホース導出方向検出部）１６の検出信号は、ホース４の外周に埋設された導線（図示せず）を介して制御部３０に入力されるようになっている。

図１１は、この発明の実施の形態１における制御信号の経路を示す模式図である。
制御部３０は、電気掃除機全体の制御を行う部分で、電源操作部５ａ、ホース回動角度検出部１５、ホース導出方向検出部１６及びパイプ着脱検出部１７からの信号が入力され、入力信号に応じた処理を行うように構成されている。その処理を行うための処理プログラムを含む制御プログラムと各種データとが、制御部３０内に備えられたメモリ３１内に格納されている。

制御部３０は、ホース回動角度検出部１５からの検出信号に基づいて吸込口体７と掃除機本体１との間の距離を求め、吸込口体７と掃除機本体１との間の距離を一定又は所定範囲内に保つように（どちらを選択するかは設定次第である）、モータドライバ３４を介して左側駆動用モータ３２及び右側駆動用モータ３３をそれぞれ駆動制御し、掃除機本体１の走行制御を行う。ここで、吸込口体７と掃除機本体１との間の距離は、吸込口体７の移動に伴う使用者の負荷軽減を目的として決定されるもので、具体的には使用者にホース張力が伝わることのない距離として決定される。

また、制御部３０は、ホース導出方向検出部１６からの検出信号に基づいてホース導出方向すなわち掃除機本体１の進行方向を判断しており、その方向に掃除機本体１が自走するように左側駆動用モータ３２及び右側駆動用モータ３３を制御する。すなわち、制御部３０は、掃除機本体１に対する吸込口体７の位置に応じて左側駆動用モータ３２及び右側駆動用モータ３３の制御を行う。かかるモータ制御は、後述の図１２に示すような制御テーブルに基づいて行われるもので、この制御テーブルは予め作成されてメモリ３１内に格納されている。

図１２は、制御テーブルの具体的一例を示す図、図１３及び図１４は、図１２の制御テーブルの説明図である。
制御テーブルには、第１の回動接続部８の回動角度θと、第２の回動接続部２０の回動角度φと、その各回動角度が検出されたときに、吸込口体７と掃除機本体１との間の距離が予め設定された距離関係となるように掃除機本体１を走行制御するための左側駆動用モータ３２及び右側駆動用モータ３３に対する駆動制御値としての駆動速度（速度レベル）との関係が設定されている。図中のＡ０は、ホース４がパイプ６に最も近接したときのホース４の導出方向である。Ａ１〜Ａ５はそれぞれホース４とパイプ６との間隔の変化に伴って第１の回動接続部８が回動したときのホース４の導出方向である。θ１〜θ５はそれぞれＡ０の状態を基準としたホース導出方向Ａ１〜Ａ５の各方向における第１の回動接続部８の回動角度である。また、Ｄ０はホース４の左方向への回動限界における導出方向を示している。Ｄ１〜Ｄ５は、第２の回動接続部２０の回動に伴うホース４の掃除機本体１からの左右方向への導出方向を示しており、φ１〜φ７は、導出方向Ｄ０に対する第２の回動接続部２０の回動角度である。

制御テーブルでは、これら各回動角度θ１〜θ５，φ１〜φ７が、掃除機本体１の自走制御動作を決定するための閾値として設定されており、各閾値で特定される複数の範囲毎に、左側駆動用モータ３２及び右側駆動用モータ３３の速度レベルが設定されている。この制御テーブルにより、走行速度と、掃除機本体１の動作（前進、後進、左旋回、右旋回、直進）が決定される。なお、速度レベルにおける符号の＋（符号なし）はモータの正転、−はモータの逆転を示している。

具体的には、当該制御テーブルにより、検出角度θが（θ＜θ２）で検出角度φが（φ＜φ３）のとき掃除機本体１を前方に左旋回させ、検出角度θが（θ＜θ２）で検出角度φが（φ３≦φ＜φ４）のとき掃除機本体１を前方に直進させ、検出角度θが（θ＜θ２）で検出角度φが（φ４≦φ＜φ７）のとき掃除機本体１を前方に右旋回させる設定となっている。

また、検出角度θが（θ２≦θ＜θ３）で検出角度φが（φ＜φ３）のとき現在位置で左旋回させ、検出角度θが（θ２≦θ＜θ３）で検出角度φが（φ３≦φ＜φ４）のとき停止させ、検出角度θが（θ２≦θ＜θ３）で検出角度φが（φ４≦φ＜φ７）のとき現在位置で右旋回させる設定となっている。

また、検出角度θが（θ３≦θ＜θ５）で検出角度φが（φ＜φ３）のとき掃除機本体１を後方に左旋回させ、検出角度θが（θ３≦θ＜θ５）で検出角度φが（φ３≦φ＜φ４）のとき掃除機本体１を後方に直進させ、検出角度θが（θ３≦θ＜θ５）で検出角度φが（φ４≦φ＜φ７）のとき後方に右旋回させる設定となっている。

また、ホース４の導出方向Ｄが、左側又は右側に振れてＤ０又はＤ７に近づくほど掃除機本体１の左側又は右側への旋回が速くなるように設定されている。具体的には、左後輪２と右後輪３との回転速度差が大きく設定されている。

次に、本実施の形態の動作を説明する。
掃除機本体１が運転され、ハンドル部５を手に持って吸込口体７が前後に動かされると、その動作に伴って第１の回動接続部８及び第２の回動接続部２０が回動する。この回動による回動角度が、距離検出用の回転式ポテンショメータ（ホース回動角度検出部）１５及び導出方向検出用の回転式ポテンショメータ（ホース導出方向検出部）１６によってそれぞれ検出され、逐次、制御部３０に出力される。制御部３０は、回転式ポテンショメータ（ホース回動角度検出部）１５及び方向検出用の回転式ポテンショメータ（ホース導出方向検出部）１６からの各検出信号と制御テーブルとに基づいて、左後輪２及び右後輪３それぞれの速度レベルを決定する。そして、その速度レベルに応じたモータ出力値に基づいてモータドライバ３４を介して左側駆動用モータ３２及び右側駆動用モータ３３をそれぞれ駆動制御する。これにより、掃除機本体１が吸込口体７との間の距離が一定又は所定範囲内に保たれるように自走する。

以下、具体的に説明する。
図１５は、この実施の形態１の動作の具体例の説明図で、掃除動作の様子を示した図である。ここでは、ハンドル部５を手に持ち、吸込口体７が基本位置にある状態（図１５（ａ））からそのまま前方に直進させ（図１５（ｂ））、その後、直進状態で後退させ（図１５（ｃ））、続いて左方向に向けて旋回するように前進させる（図１５（ｄ））動作を行う場合について考える。以下、（ａ）〜（ｄ）のそれぞれにおける掃除機本体１の走行制御動作について順に説明する。

（ａ）いま、ホース４の導出方向ＡがＡ２とＡ３の間に位置し、ホース４の左右の導出方向ＤがＤ３とＤ４の間に位置しているとき、ホース回動角度検出部１５では、θ２≦θ＜θ３の範囲の角度θが検出され、ホース導出方向検出部１６では、φ３≦φ＜φ４の範囲の角度φが検出される。その検出結果を受信した制御部３０は、受信した各検出結果と制御テーブル（図１２参照）とに基づいて、左後輪２及び右後輪３の速度レベルが共に「０」であることを認識する。したがって、制御部３０は左側駆動用モータ３２及び右側駆動用モータ３３に何ら駆動信号を出力しない。これにより掃除機本体１は停止している。

（ｂ）そして、吸込口体７を前方に直進させ、ホース４の導出方向ＡがＡ３とＡ４の間に位置し、ホース４の左右の導出方向ＤがＤ３とＤ４の間に位置すると、ホース回動角度検出部１５ではθ３≦θ＜θ４の範囲の角度θが検出され、ホース導出方向検出部１６ではφ３≦φ＜φ４の範囲の角度φが検出される。この検出結果を受信した制御部３０は、受信した各検出結果と角度と制御テーブルとに基づいて、左後輪２及び右後輪３の速度レベルが共に「３」であることを認識し、そのレベルに対応して左側駆動用モータ３２及び右側駆動用モータ３３とをそれぞれ駆動制御する。これにより掃除機本体１が直進状態で前進して吸込口体７側に近づく。ここで、仮に上記の場合に比べて素早く吸込口体７の前方直進動作が行われ、ホース回動角度検出部１５側の検出角度θがθ４≦θ＜θ５の範囲にあるとき、制御部３０は、左後輪２及び右後輪３の速度レベルが共に「４」であることを認識し、上記の場合に比べて掃除機本体１を素早く前方直進動作させる。

（ｃ）そして、吸込口体７を後方に直進させ、ホース４の導出方向ＡがＡ１とＡ２の間に位置し、ホース４の左右の導出方向ＤがＤ３とＤ４の間に位置すると、ホース回動角度検出部１５では、θ１≦θ＜θ２の範囲の角度θが検出され、ホース導出方向検出部１６では、φ３≦φ＜φ４の範囲の角度φが検出される。この検出結果を受信した制御部３０は、受信した各検出結果と制御テーブルとに基づいて、左後輪２及び右後輪３の速度レベルが共に「−３」であることを認識し、そのレベルに対応して左側駆動用モータ３２及び右側駆動用モータ３３とをそれぞれ駆動制御する。これにより掃除機本体１は後方に直進して吸込口体７から離れる。ここで、仮に上記の場合に比べて素早く吸込口体７の後方直進動作が行われ、ホース回動角度検出部１５側の検出角度θがθ＜θ１の範囲にあるとき、制御部３０は、左後輪２及び右後輪３の速度レベルが共に「−４」であることを認識し、上記の場合に比べて掃除機本体１を素早く後方直進動作させる。

（ｄ）続いて、吸込口体７を左方向に向けて旋回するように前進させ、ホース４の導出方向ＡがＡ３とＡ４の間に位置し、ホース４の左右の導出方向ＤがＤ２とＤ３の間に位置すると、ホース回動角度検出部１５ではθ３≦θ＜θ４の範囲の角度θが検出され、ホース導出方向検出部１６ではφ２≦φ＜φ３の範囲の角度φが検出される。この検出結果を受信した制御部３０は、受信した各検出結果と制御テーブルとに基づいて、左後輪２の速度レベルが「２」及び右後輪３の速度レベルが「３」であることを認識し、そのレベルに対応して左側駆動用モータ３２及び右側駆動用モータ３３とをそれぞれ駆動制御する。これにより掃除機本体１は前進しながら左旋回する。

ここで、ホース４の導出方向ＡがＡ５以上となる場合、すなわちパイプ６が床面に平行に近づく場合（パイプ６とホース４との位置関係がほぼ一直線をなす状態となる場合）、ホース回動角度検出部１５では、θ５≦θの範囲の角度θが検出される。この検出結果を受信した制御部３０は、受信した検出結果と制御テーブルとに基づいて、左後輪２及び右後輪３の速度レベルが共に「０」であることを認識し、左側駆動用モータ３２及び右側駆動用モータ３３を駆動させない。すなわち、掃除機本体１を停止させるようにしている。このようにすることで、家具の下などの掃除の際に、掃除機本体１が不必要に前進するのを防止するようになっている。

また、制御部３０は、パイプ６が分離された状態にあるときは掃除機本体１の自走機能を停止させる構成となっている。すなわち、掃除機本体１の運転開始時又は運転時においてパイプ着脱検出部１７でパイプ離脱が検出されたとき、掃除機本体１に対する吸込口体７の位置に関係なく左側駆動用モータ３２及び右側駆動用モータ３３の駆動を停止し、掃除機本体１の走行を停止するようにしている。これにより、パイプ６が分離されているとき、掃除機本体１が使用者の意図しない動作を行うのを防止できる。

このように、この実施の形態１によれば、ホース４の軸とパイプ６の軸とを含む平面に垂直な垂直軸８ａを軸として、ホース４とパイプ６とを回動自在に接続する第１の回動接続部８を設け、その第１の回動接続部８に設けたホース回動角度検出部１５によって吸込口体７と掃除機本体１との間の距離を検出し、その検出信号に基づき掃除機本体１の走行制御を行うようにしたので、従来のように距離検出が行えないといった不都合を防止できる。また、ハンドル部５の動きに応じて掃除機本体１をすばやく的確な位置に追従させることができ、常に快適な掃除動作が可能となる。したがって、使用者の操作負荷を確実に低減することが可能となる。

また、第２の回動接続部２０をホース４に連結形成したので、第２の回動接続部２０を掃除機本体１に設ける場合に比べて掃除機本体１を小型化でき、狭い空間への収納が安易となる。

実施の形態２．
この実施の形態２では、ホース４が使用者の足元に弛んで邪魔にならないようにするためのホース４の長さ設定に関するものである。

図１６は、使用者が静止した状態でハンドル部を握り、腕を前後に動かした場合の人体各部位とハンドル部の移動状態を示した説明図である。なお、図１６に示した状態は、特に、ホース４が最適な長さ（必要最小長さ）に設定された状態を示している。

図１６において、Ｌは使用者の身長であり、θは腕を前側および後側に移動させた際の使用者の体の中心軸と腕のなす角度である。一般に掃除する際の使用者の腕の角度（θ）は最大で約±４５°の範囲である（矢印方向を正方向とする）。Ｈは使用者が腕を角度４５°まで動かした位置でのハンドル部５の握り高さであり、指節点高（Ａ）、肩峰高（Ｂ）とを用いて次式（１）によって算出できる。なお、Ｈ１は腕の長さがＢ−Ａであることから（Ｂ−Ａ）ｃｏｓ４５°で表される。

Ｈ＝Ｂ−（Ｂ−Ａ）ｃｏｓ４５°・・・・・・・・・・（１）

また、Ｓは、ハンドル部５を持って腕の角度を前後に４５°まで移動させた場合のハンドル部５の移動距離であり次式（２）によって算出できる。
Ｓ＝２（Ｂ−Ａ）ｓｉｎ４５°・・・・・・・・・・・（２）

図１７および図１８は、社団法人人間生活工学研究センター発行の「日本人の人体計測データ１９９２−１９９４」のデータから分析したグラフで、図中のＬ，Ａ，Ｂは図１６のＬ，Ａ，Ｂにそれぞれ対応している。このデータは、２０〜５９歳の男子１０６６７名、女子５８３５名の身長と指節点高（Ａ）、肩峰高（Ｂ）のデータの平均値、上下各５％を除く９０％に属するデータの最大値と最小値を参考として作成されたものである。

図１９は、体の中心軸と腕のなす角度（θ）が４５°のときの身長（Ｌ）に対するハンドル部５の握り高さ（Ｈ）の関係を示したグラフであり、図２０は、身長（Ｌ）に対するハンドル部５の移動距離（Ｓ）の関係を示したグラフである。

掃除機本体１が常に使用者の間近に位置するように掃除機本体１に対する吸込口体７の位置設定を行って走行制御すると、ホース４の長さによっては使用者の足元に弛んで邪魔になる。したがって、ハンドル部５の往復動作の範囲でホース４の張力が生じない最小のホース長さに設定することにより使い勝手が良好となる。ホース４の長さ設定にあたっては、電気掃除機を利用する大半の使用者に対応することを目的とし、男性の９５％を包含する１７８０ｍｍ以下の身長の人を対象として求めることとする。

１７８０ｍｍの身長の人のハンドル部５の握り高さ（Ｈ）は、図１９から９９７ｍｍであり、ハンドル部５の移動距離（Ｓ）は図２０から９２４ｍｍであることがわかる。ここで、図１６に示すようにハンドル部５と第１の回動接続部８の回動中心Ｐ１までの距離（Ｘ）を１２０ｍｍ、ホース４の掃除機本体１の接続高さ（Ｉ）を９０ｍｍ、指節点高（Ａ）を８０６ｍｍ、肩峰高（Ｂ）を１４５９ｍｍの場合におけるホース４の最小長さ（Ｚ）を算出すると、式（３）より９１２ｍｍとなる。ここでホース４の長さＺは、第１の回動接続部８の回動中心Ｐ１からホース４の湾曲開始位置（ホース側接続部２３の湾曲可能な位置）Ｐ２までの長さとする。
Ｚ＝（Ｈ２²＋Ｄ１²）^1/2
＝[（Ｈ−Ｉ−Ｘ）² ＋（Ｓ／２）²］^1/2
＝[｛Ｂ−（Ｂ−Ａ）ｃｏｓ４５゜−Ｉ−Ｘ｝²＋｛（Ｂ−Ａ）ｓｉｎ４５°｝²］^1/2
・・・・（３）

しかしながら、実際のホース４は湾曲しながら屈曲するため、ホース４の最小長さ（Ｚ）ではハンドル部５の前後往復動作によりホース４に張力が発生してしまう。そこで、次式（４）により求めた値とする。

Ｚ１＝Ｚ＋Ｃ ・・・・（４）
ここで、Ｃ：ホース４の最小曲げ半径

このように、ホース長さにホース４の最小曲げ半径程度の長さの余裕を与えることにより、張力の発生をほぼ抑えることができる。したがって、外径約４５ｍｍの塩ビホースを例とすると、最小曲げ半径は約８０ｍｍであることから、ホース４の長さを最小長さ（Ｚ）９１２ｍｍにこれを加えた９９２ｍｍに設定とすることにより、身長１７８０ｍｍの使用者が静止状態でハンドル部５を前後に往復させてもホース４に張力を発生することがなく、足元で邪魔になることもない、使い勝手の良い電気掃除機を構成することができる。

したがって、実際の掃除動作時に、ハンドル部５とホース４の湾曲開始位置（ホース側接続部２３の湾曲可能な位置）Ｐ２との間の水平距離（Ｄ）を、ハンドル部５の移動距離（Ｓ）の半分の長さ４６２ｍｍに最小曲げ半径程度の長さの余裕分８０ｍｍを加えた５４２ｍｍを加算した距離以下となるように掃除機本体１の自走を制御するようにすれば、ホース４に張力を発生することがなく、足元で邪魔になることもない、使い勝手の良い電気掃除機を構成することができる。なお、水平距離（Ｄ）は、ホース４の最小曲げ半径により変化するため、前記算出値５４２ｍｍに限るものでもなく、ホース４の最小曲げ半径に応じて適宜変更される。

上述のホース４の長さ設定とすると、身長の低い人が使用する場合はホース４の弛みが多くなる。しかし、掃除機本体１の位置を後方に配置することにより弛みが緩和されるため、操作が著しく損なわれることはない。

以上説明したように、ホース４を必要最小長さに構成することにより、ホース４が弛んで床面に接触しにくくなるため、ハンドル部５を左右方向に移動させた際のホース４の動きが遅延なくホース導出方向検出部１６に伝わり、ホース４の導出方向を正確に検出することができる。これにより、走行制御を精度良く行うことができる。

また、ホース４が弛んで床面に接触するのを防止できるため、ホース４とパイプ６が接触したことによるホース回動角度検出部１５による不正検出や、ホース４が意図しない方向に撓んで左右に振れてしまった場合のホース導出方向検出部１６による不正検出を防止することができる。

なお、上記各実施の形態では、パイプ６が分離されている場合を除き、ホース回動角度検出部１５及びホース導出方向検出部１６の各検出信号に基づいて必ず自走機能が働く形態を例に説明したが、ハンドル部５における電源操作部５ａに、駆動用モータ３２、３３をオンオフするためのオンオフスイッチを設け、必要に応じて自走機能を停止させることができるようにしてもよい。これにより、高所あるいは低所を掃除する場合や、掃除前後において掃除機本体１を引き回したり持ち運んだりする場合に、駆動用モータ３０、３４を停止状態とすることができる。

なお、上記各実施の形態では、第１の回動接続部８の回動角度を検出するホース回動角度検出部１５の回動角度に基づいてホース４とパイプ６との位置関係を把握し、その位置関係と、左側駆動用モータ３２及び右側駆動用モータ３３の速度レベルとの関係が設定された制御テーブルに基づいて吸込口体７と掃除機本体１との間の距離が予め設定された距離関係となるように掃除機本体１の走行を制御するようにしているが、ホース４とパイプ６との位置関係は、ホース回動角度検出部１５の回動角度に基づいて検出する方法に限られたものではなく、ホース４の所定部分とパイプ６の所定部分とがなす角度またはホース４の所定部分とパイプ６の所定部分との間の距離によって検出するようにしてもよい。この場合も、それ対応の制御テーブルを予め作成しておきその制御テーブルに従って走行制御を行うようにすればよい。

なお、ホース４の所定部分とは、具体的には例えばホース４とパイプ６との接続部分からホース４の長さの中心までの間の部分とされ、また、パイプ６の所定部分とは、ホース４とパイプ６との接続部分からパイプ６の長さの中心までの間の部分とされる。このようにホース４とパイプ６との接続部分側の所定部分間の角度または距離を検出するようにすることにより、その接続部分に設けられたハンドル部５を把持しての掃除動作に際し、所定部分間に人体や家具などの障害物が入り込むといった状況を排除でき、検出動作が行えないといった従来の不都合を防止することができる。

所定部分間の距離を検出するものとしては、具体的には次の図２１〜図２３にそれぞれ示すようにスライド式ポテンショメータ４０、マグネット４１ｂと組み合わせて用いられる磁気センサ４１ａ及び超音波センサ４２等を用いることができる。なお、図２１〜図２３では、これらのセンサを第１の回動接続部８に適用した例を示しているが、第２の回動接続部２０、第３の回動接続部３５に適用しても良い。また、各回動接続部において全て同じセンサを用いてもよいし、適宜組み合わせて用いてももちろん良い。

この発明の実施の形態１を示す掃除機全体の斜視図である。 この発明の実施の形態１を示す掃除機本体を切り離した際の全体斜視図である。 この発明の実施の形態１を示す掃除機全体の側面図である。 この発明の実施の形態１を示すホース回動角度検出部付近の斜視図である。 この発明の実施の形態１における第１の回動接続部の構成例を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１おける第１の回動接続部の構成例を示す横断面図である。 この発明の実施の形態１おける第１の回動接続部の構成例を示す前断面図である。 この発明の実施の形態１おける第２の回動接続部の構成例を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１おける第２の回動接続部の構成例を示す上断面図である。 この発明の実施の形態１おける第２の回動接続部の構成例を示す横断面図である。 この発明の実施の形態１における制御信号の経路を示す模式図である。 制御テーブルの具体的一例を示す図である。 図１２の制御テーブルの説明図（その１）である。 図１２の制御テーブルの説明図（その２）である。 掃除動作の様子を示した図である。 使用者が静止した状態でハンドル部を握り、腕を前後に動かした場合の人体各部位とハンドル部の移動状態を示した説明図である。 使用者の身長と指節点高の関係を示すグラフである。 使用者の身長と肩峰高の関係を示すグラフである。 使用者の身長とハンドル部の握り高さの関係を示すグラフである。 使用者の身長とハンドル部の移動距離の関係を示すグラフである。 回動角度を検出するためのセンサの他の構成例を示す図（その１）である。 回動角度を検出するためのセンサの他の構成例を示す図（その２）である。 回動角度を検出するためのセンサの他の構成例を示す図（その３）である。

符号の説明

１ 掃除機本体、１ａ 接続口、２ 左後輪、３ 右後輪、４ ホース、５ ハンドル部、６ パイプ、７ 吸込口体、８ 第１の回動接続部、８ａ 垂直軸、１５ ホース回動角度検出部、１６ ホース導出方向検出部、１７ パイプ着脱検出部、２０ 第２の回動接続部、３０ 制御部、３２ 左側駆動用モータ、３３ 右側駆動用モータ、３５ 第３の回動接続部、４０ スライド式ポテンショメータ、４１ａ 磁気センサ、４２ 超音波センサ。

Claims (11)

1. 電気送風機および電気送風機に連通する集塵室を内蔵する掃除機本体と、
   該掃除機本体に開設された接続口に接続することにより集塵室に連通するホースと、
   該ホースの先端側と連通するパイプと、
   該パイプの先端に接続される吸込口体と、
   前記掃除機本体を移動自在に支持する走行車輪と、
   該走行車輪を駆動する駆動部と、
   ホースとパイプとの位置関係と、該位置関係のときに前記吸込口体と前記掃除機本体との間の距離が予め設定された距離関係となるように前記掃除機本体を走行制御するための前記駆動部の駆動制御値とを対応付けて設定した制御テーブルを予め記憶する記憶部と、
   前記ホースと前記パイプとの位置関係を、前記ホースの所定部分と前記パイプの所定部分とがなす角度または前記ホースの所定部分と前記パイプの所定部分との間の距離によって検出する位置関係検出部と、
   該位置関係検出部の検出結果と、前記記憶部の前記制御テーブルとに基づいて前記駆動部に対する駆動制御値を決定し、該駆動制御値に基づいて前記駆動部を制御する制御部と
   を備えたことを特徴とする電気掃除機。
2. 前記ホースの軸と前記パイプの軸とを含む平面に垂直な垂直軸を軸として、前記ホースと前記パイプとを回動自在に接続する第１の回動接続部を有し、該第１の回動接続部に前記位置関係検出部を設けたことを特徴とする請求項１記載の電気掃除機。
3. 前記ホースを、掃除面に平行な面方向に回動自在に前記掃除機本体に接続する第２の回動接続部を有し、
   前記第２の回動接続部に、該第２の回動接続部の回動角度を検出することによって前記ホースの前記掃除機本体に対する導出方向を検出するホース導出方向検出部を設け、
   前記記憶部の前記制御テーブルは、さらに、前記ホース導出方向検出部の検出結果と対応付けて前記駆動部の駆動制御値を設定しており、
   前記制御部は、前記ホース導出方向検出部の検出結果も加味して前記駆動部に対する駆動制御値を決定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電気掃除機。
4. 前記第２の回動接続部を、前記ホースに連結形成したことを特徴とする請求項３記載の電気掃除機。
5. 前記制御テーブルは、前記ホースの所定部分と前記パイプの所定部分とがなす角度または前記ホースの所定部分と前記パイプの所定部分との間の距離を複数の範囲に分割した位置関係範囲毎、且つ、前記ホースの前記掃除機本体に対する導出方向を複数の範囲に分割したホース導出方向範囲毎に、前記駆動部の駆動制御値が設定されていることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の電気掃除機。
6. 前記制御テーブルにおいて、前記ホースと前記パイプとが、所定の状態から、ほぼ一直線をなす状態となるまでの前記位置関係範囲に対応する駆動制御値が０に設定されていることを特徴とする請求項５記載の電気掃除機。
7. 前記パイプは途中で分離可能に構成され、前記パイプの分離・接続状態を検出する検出部を備えており、前記制御部は、前記検出部で分離が検出されたとき前記駆動部を駆動しないことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の電気掃除機。
8. 前記予め設定された距離関係とは、吸込口体と掃除機本体との間の距離を一定又は所定範囲内に保つことであることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れかに記載の電気掃除機。
9. 前記ホースの長さＺ１を、次式から求められる値に設定したことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載の電気掃除機。
   Ｚ１＝[｛Ｂ−（Ｂ−Ａ）ｃｏｓ４５゜−Ｉ−Ｘ｝²＋｛（Ｂ−Ａ）ｓｉｎ４５°｝²］^1/2 ＋ Ｃ
   ここで、Ｉ：ホースの掃除機本体の接続高さ、Ｘ：ハンドル部と第１の回動接続部の回動中心までの距離、Ａ：対象とする使用者のうち身長が最大の使用者の指節点高、Ｂ：対象とする使用者のうち身長が最大の使用者の肩峰高、Ｃ：ホースの最小曲げ半径
10. 前記制御部は、前記吸込口体と前記掃除機本体との間の距離が予め設定された距離関係を保つように前記駆動部を制御するのに代えて、ハンドル部とホースの湾曲開始位置との間の水平距離（Ｄ）を、ハンドル部を持って腕の角度を前後に４５°まで移動させた場合のハンドル部の移動距離（Ｓ）の半分の長さに、ホースの最小曲げ半径（Ｃ）を加算した距離以下となるように前記駆動部を制御することを特徴とする請求項９記載の電気掃除機。
11. 前記位置関係検出部を、回転式ポテンショメータ、スライド式ポテンショメータ、磁気センサ及び超音波センサの何れかで構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れかに記載の電気掃除機。
    

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