JP2007185228A - 自走式掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】吸込み主体の床清掃具の側面から、壁際や障害物周辺のごみを集塵し、壁や障害物との隙間が生じることなく、また細かいごみを舞い上げることなく、掃除残しの無い掃除を実現することができる自走式掃除機を提供する。
【解決手段】床清掃具３が吸引方式となっており、床清掃具３の側面部にのみ空隙を設けて床面と密着して清掃をする。床清掃具３の側面部から延出したガイド部材１３によって案内されて、開口２５を通してごみを集めることができる。集塵したごみは、床清掃具３で直接吸引する、或いは一旦床清掃具に保持しておいて、その後、集塵室１８に集められる。その結果、壁際や障害物周辺のごみを舞い上げることなく吸い込むことができ、掃除残しが無くなる。また、床清掃具３を走行空間内の外壁や障害物に接触させることが無いので、床面との摩擦抵抗が少なく、自走式掃除機の走行に障害とならない。
【選択図】図１

Description

本発明は、走行空間を自走して掃除を行う自走式掃除機に関する。

走行空間を自走して作業を行う自走式掃除機については、駆動輪と、駆動輪に必要な回転角を与える駆動モータから成る走行手段と、走行空間内の壁や障害物を検知するための検知手段と、前記駆動モータを制御する制御手段と、各種清掃を行う清掃手段と、各手段に電源を供給する電源部とから構成されているタイプが一般的である。清掃手段については、床清掃具と前記床清掃具を通じて吸引力を発生させる電動送風機を具備し、床清掃具には吸込みノズルと回転ブラシが装着されている。

走行空間を自走して作業を行う自走式掃除機の行動については、まず指定された走行空間を自走式掃除機が境界壁に沿って周回走行し、走行空間の大きさと形状を示すマップを作成し、作成したマップに基づいて行動すること、及びマップ情報を複数の自走式掃除機が共有することで協調行動をすることが可能である。吸引式掃除機を備えた自律走行ロボットの一例として、自律走行ロボットが部屋の内部を周回し、走行空間の大きさと形状を示すマップを作成し、このマップに基づいて部屋全体の掃除を行う方式がある（特許文献１参照）。また、複数の自走式掃除機が協調して清掃領域を分担して掃除する親子型電気掃除機が考案されている（特許文献２参照）。

更に、自走式掃除機は、走行空間内の壁や障害物を検知する検出手段を用いても、４ｃｍ以下の近接距離をセンサで検出することは難しく、構造面でも凹凸のある壁や家具などの障害物に沿って隙間無く走行することは困難である。自走式掃除機が壁際を走行して掃除を行う場合、床清掃具と壁との間に隙間が生じ、走行空間内の壁際や隅を掃除する際にごみを取り残すことがあったため、床清掃具を側方に突出（移動）させた構造が提案されている（特許文献３参照）。しかしながら、床掃除具を側方に移動させても床掃除具と壁または障害物との隙間が生じることがある。床掃除具を壁や障害物に当接するまで近づけると、本体が移動する際、壁や障害物を傷つける問題がある。

また、壁際や隅を掃除する手段として水平方向に回転して床面を掃くサイドブラシ装置を備え、サイドブラシ装置の回転ブラシを使って壁際や隅のごみを掃き出して中央に集め、自走式掃除機本体後方に取り付けた吸込みノズルでごみを吸い込む方式が開示されている（特許文献４参照）。この方式では、サイドブラシ装置の回転ブラシが床面との間で摩擦を生じるので、自走式掃除機の走行の負荷になり、そうした負荷に打ち勝って走行するにはトルクの大きい駆動モータが必要である。また、回転ブラシを床面上で回転させると、壁際の粒子径の大きいごみについては掃き出して吸込みノズルで吸い込むことが可能であったが、ハウスダストのような粒子径が小さいごみは空中に舞い上がってしまい、約２時間経過した後、床面に舞い降りて堆積する。こうした浮遊ゴミの堆積は、掃除残しとなって現れる。

特開平５−４６２３９号公報（段落［０００８］〜［００１２］、図 １〜図３） 特開２００３−１８０５８７号公報（段落［００６６］〜［００７９］、図１） 特開２００４−４９５９４号公報（段落［００１７］〜［００２０］、［００２５］〜［００２９］、図 １〜図６） 特許第３１９６３５５号公報（段落［００１８］〜［００２０］、図 １、図２）

本発明は上記の点に留意して、吸込み主体の床清掃具の側面から、壁際や障害物周辺のごみを集塵可能にする点で解決すべき課題がある。

本発明の目的は、床清掃具を壁や障害物との隙間が生じることなく移動させて、細かいごみを舞い上げることなく、掃除残しの無い掃除を実現することができる自走式掃除機を提供することである。

上記の目的を達成するため、本発明による自走式掃除機は、掃除機本体を床面上で移動させる走行手段、走行空間内の壁や障害物を検知する検出手段、走行手段を制御する制御手段、及び床清掃具と床清掃具を通じて吸引力を発生する電動送風機とを有し床面の清掃を行う清掃手段を備えている自走式掃除機において、床清掃具は、吸引力が作用する開口が形成されている側面部と、当該側面部において開口の近傍に設けられているガイド部材とを有することを特徴としている。

この構成によれば、床清掃具が吸引方式となっており、床清掃具の側面部にのみ空隙を設けて床面と密着させることで、床清掃具の側面部から延出して設けられているガイド部材によって開口を通してごみを集めることができる。集塵したごみについては、床清掃具で直接吸引する、或いは一旦床清掃具に保持しておいて、その後、床清掃具で吸引することができる。その結果、壁際や障害物周辺のごみを舞い上げることなく吸い込むことができ、掃除残しが無くなる。また、床清掃具を走行空間内の外壁や障害物に接触させることが無いので、床清掃具はサイドブラシ装置の回転ブラシに比べ床面との摩擦抵抗が少なく、自走式掃除機の走行に障害とならない。更に、吸込み主体で壁際や障害物周辺のごみを集めることができるため、床清掃具と外壁や障害物に隙間がある場合においても、掃除残しが発生しない利点がある。

この自走式掃除機において、ガイド部材をブラシ体とすることができる。ガイド部材を軟質ブラシにすれば、軟質ブラシは可撓性があるため、椅子やテーブルの脚のような従来掃除することが困難であった複雑な障害物に対して軟質ブラシを当接させても脚を傷つけることがない。障害物の外周として脚の周辺に存在するごみを保持して容易に集め、掃除することができる。

上記の自走式掃除機において、床清掃具は、その前方部において装着される円筒形のローラを有することができる。円筒形ローラによって、床面上において床清掃具を走行可能に保持することができる。

上記の自走式掃除機において、床清掃具は、掃除機本体に対して前記床面上で運動可能であることが好ましい。自走式掃除機の走行により、床清掃具が床面上を前後方向に運動することで、より広範囲のごみを効果的に集めることができる。床清掃具は慣性力により自在に移動していても良いし、別途駆動手段を用いて運動することができる。

また、上記の自走式掃除機において、床清掃具を掃除機本体に着脱可能に装着することができる。ガイド部材等はごみ等によって汚れやすいので、床清掃具が掃除機本体に対して着脱可能とすることにより、床清掃具を掃除機本体から取り外した状態で洗浄することができ、利便性が向上する。

上記の自走式掃除機において、検出手段を床清掃具に装着することができる。検出手段を床清掃具に装着することによって、床清掃具と壁や障害物との間の距離を一層正確に検出することができ、床清掃具は壁や障害物に近接させることができ、壁や障害物の近くに存在するごみを掃除することができる。

上記の自走式掃除機において、床清掃具の内部には、開口に臨む位置に回転ブラシを配設することができる。開口を通じて吸い寄せられたごみは、回転ブラシによって掻き送られて効率的に集塵される。

上記の自走式掃除機において、自走式掃除機の走行データに基づいて走行空間の大きさと形状を示すマップを作成するマッピング手段を具備し、制御手段は、マップのデータに基づいて走行手段を制御することができる。

本発明の自走式掃除機によれば、床掃除具を制御して側方に移動させて掃除をしたり、サイドブラシ装置の回転ブラシを回転させてごみを掃き出したりする従来手法の必要性がない。そのため、床掃除具を壁際や障害物に近接させ、壁際や隅のごみを吸い込むことができるという利点がある。壁際や隅における掃除残しを無くすことで、走行空間内のハウスダスト量を大幅に減らすことができ、アレルギ疾患の予防に効果が期待できる。

本発明による自走式掃除機の実施形態の一例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る自走式掃除機の側面図、図２及び図３は、それぞれ図１に示す自走式掃除機に備わる床清掃具の斜視図及び下面図である。

図１に示すように、本発明による自走式掃除機１は、床清掃具３と、左右一対の駆動輪４，４（右側のみ図示）と、駆動輪４，４で支えられた掃除機本体としてのドーム状の移動体本体２とを備えており、所定の走行空間を運動し掃除を行う。本実施例においては、光学マウスの原理を応用した光学式距離検知センサ５を使って走行距離を計測し、得られた走行データは走行制御部６に送られ、ＣＰＵ７に取り込まれる。駆動輪４の回転は、走行制御部６からの制御信号によりモータ駆動回路８に必要な回転角を与え、駆動モータ９を回転させる。移動体本体２には、走行空間内の壁や障害物を検知する検出手段１７が装着されている。検出手段１７は壁や障害物までの距離を測定し、ＣＰＵ７は、移動体本体２と壁や障害物の距離を一定に保ち、移動体本体２が壁や障害物に接触しないように駆動モータ９を制御している。駆動輪４，４、モータ駆動回路８及び駆動モータ９は、自走式掃除機１の移動体本体２を床面上で移動させる走行手段を構成している。また、走行制御部６は、走行手段を制御する制御手段を構成している。

電源スイッチ１０をＯＮの位置に設定すると、電源部１１が通電状態になり、ＣＰＵ７に信号が送られる。電源部１１は、マンガンリチウム系やニッケル水素系の充電池である。電源部１１の充電状態は充電制御部１２で管理され、走行に必要な電力が電源部１１に残っている場合のみ、ＣＰＵ７から走行制御部６に信号が出される。走行制御部６に信号が出されると、次に、モータ駆動回路８により駆動モータ９が駆動され、駆動輪４，４が回転して自走式移動体１が走行する。

自走式移動体１の前面部には、移動体本体２に対して床清掃具３が着脱可能に装着されている。床清掃具３には、その前方部において、床清掃具３を床面上に保持する円筒形ローラ１５が装着されている。床面上のごみは、床清掃具３に形成されている吸込み口１４を通して吸い込まれる。吸込み口１４はコの字型リブ２６により三方が囲まれ、側面部２８には開口２５が形成されている。吸込み口１４を通して吸い込まれたごみは接続ホース１６を介して集塵室１８に運ばれ、集塵室１８を通過した空気は、吸気ファン１９により自走式掃除機１の側面に開口する排気口から排気される。吸気ファン１９は、本発明において、床清掃具３を通じて吸引力を発生するための電動送風機の役割を担っている。床清掃具３、接続ホース１６、集塵室１８及び吸気ファン１９は、本発明において床面の清掃を行うための清掃手段を構成している。

本実施例においては、床清掃具３の内側において、吸込み口１４に臨む位置に、回転ブラシ２０を装着した方式を紹介するが、吸込み口１４において回転ブラシ２０自体は必須ではなく、回転ブラシ２０が備わっていない吸込み口１４であってもよい。本実施例では、回転ブラシ２０、これに回転力を与えるブラシ駆動モータ２１、駆動モータ２１の回転を伝導するためのタイミングプーリ２２、及びタイミングプーリ２２と回転ブラシ２０に嵌合するタイミングベルト２３から構成される回転ブラシユニット２４が吸込み口１４に装着されている。

床清掃具３の側面部２８には吸引力が作用する開口２５が形成され、開口２５の外周部にはガイド部材１３が延出する態様で設けられており、ごみを保持する役割を担っている。ガイド部材１３は、軟質ブラシであることが望ましい。軟質ブラシは可撓性があるため、障害物に当接しても、傷つけることなく障害物の外周を掃除することができる。

図１に示す自走式掃除機に備わる床清掃具の斜視図及び下面図である図２及び図３に基づいて、本発明の自走式掃除機による壁際及び隅掃除の方法について説明する。図２及び図３において、床清掃具３は側面部２８に吸引力が作用する開口２５からごみを吸引し、ガイド部材１３によりごみを保持しつつ、徐々に吸込み口１４から床清掃具３内部の接続ホース１６へ送られる。本実施例のように、回転ブラシユニット２４が装着されている場合、ガイド部材１３により保持されたごみは、吸込み口１４から吸引され、回転ブラシ２０により接続ホース１６へ送られる。回転ブラシユニット２４が無い場合は、そのままでは吸込み口１４の開口が広くなり過ぎるので、吸込み口１４は開口を小さく絞って形成される。

図４は、本発明による自走式掃除機の別の実施形態であって、移動体本体に前後方向に運動可能に取り付けられている床清掃具を示す部分断面図である。図４に示すように、床清掃具３には円筒形のローラ１５が装着されており、自走式掃除機の走行により床清掃具３は床面上を前後方向に移動するため、より広範囲のごみを集めることができる。床清掃具３は慣性力により自在に移動していても良いし、別途駆動モータとピストンを使ってピストン運動したり、駆動モータのピニオンとラックにより前後方向に運動したり、その運動方法は問わない。床清掃具３を床面上で運動させることにより、より効果的にごみを集めることが可能である。

図５は、本発明による自走式掃除機に備わる別の床清掃具を示す部分断面図である。図５に示すように、壁や障害物を検知する検出手段２７が床清掃具３に装着されている。床清掃具３をモータ駆動により運動させる場合、床清掃具３に検出手段２７が装備されていることが望ましい。これにより床清掃具３と壁や障害物との間の距離が一層正確に検出可能となるので、床清掃具３が壁や障害物に近接して掃除することができる。

図６は、本発明による自走式掃除機に備わる他の床清掃具を示す部分断面図である。この床清掃具３は、前方から着脱可能に装着される。ガイド部材１３は汚れやすく、洗浄する場合などに、床清掃具が着脱できると洗浄が容易で便利である。図５に示す例と同様、床清掃具３に検出手段２７を装備することができる。

図１に示す自走式掃除機１は、床清掃具３、特に床清掃具３備わるガイド部材１３（好ましくは、ブラシの形態を持つガイド部材）を壁面や障害物外周に当接させながら走行することにより、壁面や障害物外周との間に隙間を形成することなく走行して、壁面や障害物の近傍のごみを集めることができる。壁面や障害物外周に沿って走行するため、指定された走行空間を壁や障害物から１０ｃｍ程度の距離を保ちながら自ら周回走行して、壁や障害物の距離を測定し、距離データと走行径路データから走行空間の大きさと形状を示すマップを作成（マッピング）するマッピング手段を備えることができる。作成したマップをＣＰＵ７のメモリーに記憶しておき、次に、走行制御部６がこのマップのデータに基づいて走行空間全体を計画的に移動して所定の作業を行うように走行手段を制御することも可能である。マッピング後は、走行空間内の壁や障害物の位置が認識できるため、壁や障害物から２ｃｍ程度の距離まで接近して走行することができ、ガイド部材１３を使って開口１４から壁際や障害物周囲のごみを集めて吸い込むことができる。

本発明の自走式掃除機の側面図である。 同上床清掃具の斜視図である。 同上床清掃具の下面図である。 同上床清掃具移動後の図である。 本発明の別の床清掃具である。 同上床清掃具着脱後の図である。

符号の説明

１ 自走式掃除機
２ 掃除機本体
３ 床清掃具
４ 駆動輪
５ 光学式距離検知センサ
６ 走行制御部
７ ＣＰＵ
８ モータ駆動回路
９ 駆動モータ
１０ 電源スイッチ
１１ 電源部
１２ 充電制御部
１３ ガイド部材（軟質ブラシ）
１４ 吸込み口
１５ ローラ
１６ 接続ホース
１７ 検出手段
１８ 集塵室
１９ 吸気ファン
２０ 回転ブラシ
２１ ブラシ駆動モータ
２２ タイミングプーリ
２３ タイミングベルト
２４ 回転ブラシユニット
２５ 開口
２６ コの字型リブ
２７ 検出手段（床清掃具）
２８ 側面部

Claims (8)

1. 掃除機本体を床面上で移動させる走行手段、走行空間内の壁や障害物を検知する検出手段、前記走行手段を制御する制御手段、及び床清掃具と前記床清掃具を通じて吸引力を発生する電動送風機とを有し前記床面の清掃を行う清掃手段を備えている自走式掃除機において、
   前記床清掃具は、前記吸引力が作用する開口が形成されている側面部と、前記側面部において前記開口の近傍に設けられているガイド部材とを有することを特徴とする自走式掃除機。
2. 前記ガイド部材は、ブラシ体であることを特徴とする請求項１に記載の自走式掃除機。
3. 前記床清掃具は、その前方部に装着されている円筒形のローラを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の自走式掃除機。
4. 前記床清掃具は、前記掃除機本体に対して前記床面上で運動可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自走式掃除機。
5. 前記床清掃具は、前記掃除機本体に着脱可能に装着されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の自走式掃除機。
6. 前記検出手段は、前記床清掃具に装着されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の自走式掃除機。
7. 前記床清掃具の内部には、前記開口に臨んで、回転ブラシが配設されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の自走式掃除機。
8. 前記自走式掃除機の走行データに基づいて前記走行空間の大きさと形状を示すマップを作成するマッピング手段を具備し、前記制御手段は、前記マップのデータに基づいて前記走行手段を制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の自走式掃除機。