JP2010057647A - Vacuum cleaner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電気掃除機に関する。 The present invention relates to a vacuum cleaner.
従来、この種の電気掃除機は、本体筐体に内蔵された電動送風機と、電動送風機によって吸引された塵埃を回収する集塵ケースと、吸込口から塵埃を掻き上げる回転ブラシと、回転ブラシを駆動させる電動機と、吸込口と集塵ケースまでの吸気流路と、手元操作盤とから構成されている。また、自走する機能は、本体筐体に取り付けた走行車輪と、走行車輪を駆動する電動機とから構成される。また、電源としてバッテリーを搭載し、バッテリーから、前記電動送風機と、前記回転ブラシを駆動させる電動機と、前記走行車輪を駆動する電動機とへ、給電することもある。 Conventionally, this type of vacuum cleaner has an electric blower built in the main body housing, a dust collecting case for collecting dust sucked by the electric blower, a rotating brush that sweeps up dust from the suction port, and a rotating brush. It is composed of an electric motor to be driven, an intake passage to a suction port and a dust collecting case, and a hand control panel. Further, the self-propelling function includes a traveling wheel attached to the main body casing and an electric motor that drives the traveling wheel. In addition, a battery may be mounted as a power source, and power may be supplied from the battery to the electric blower, the electric motor that drives the rotating brush, and the electric motor that drives the traveling wheel.
前記構成において、回転ブラシは床面の塵埃を掻き込み、集塵性能を上げる機能を持つ。この回転ブラシの動作に対して、木床上での騒音を低減させ、また吸込力が弱い場合の塵埃の跳ね飛ばしを防止するための技術が、例えば、特許文献1に記載されている。また、自走式ではなく人が操作する電気掃除機では、操作力は軽いことが望まれる。特に床面が絨毯の場合、清掃時の操作性が悪く操作感が重くなりがちである。そこで、絨毯面を清掃するときに、塵埃の量によって回転ブラシの回転方向を変更することで、この操作感を改善する技術が、例えば、特許文献2に記載されている。また、床面の段差とともに床面の材質を自動的に判別する技術が、例えば、特許文献3に記載されている。
In the above-described configuration, the rotating brush has a function of scraping dust on the floor surface and improving dust collection performance. For example, Patent Document 1 discloses a technique for reducing noise on the wooden floor and preventing dust from flying off when the suction force is weak with respect to the operation of the rotating brush. Moreover, in the vacuum cleaner which a person operates rather than a self-propelled type, it is desired that operation force is light. In particular, when the floor surface is a carpet, the operability during cleaning tends to be poor and the feeling of operation tends to be heavy. Therefore, for example,
電気掃除機において、電動送風機や回転ブラシを常時最大出力で駆動すれば高い集塵性能が見込めるが、必要以上のエネルギーを消費してしまう、という課題がある。また、必要以上のエネルギーを与えることで、騒音が大きくなる、あるいは塵埃を跳ね飛ばすなどの課題がある。 In an electric vacuum cleaner, high dust collection performance can be expected if the electric blower and the rotating brush are always driven at the maximum output, but there is a problem that more energy is consumed than necessary. In addition, there are problems such as giving more energy than necessary and increasing noise or splashing dust.
また、電気掃除機の電源としてバッテリーを搭載した掃除機の場合、現在のバッテリーは放電後の再充電に一定の時間が必要であり、再充電中は掃除機に清掃作業を行わせることができない。そのため、バッテリーの1回の充電容量で、なるべく長い時間清掃したいという要望がある。 In addition, in the case of a vacuum cleaner equipped with a battery as a power source for a vacuum cleaner, the current battery requires a certain amount of time for recharging after discharging, and the vacuum cleaner cannot be cleaned during recharging. . Therefore, there is a demand for cleaning as long as possible with one charge capacity of the battery.
上記特許文献1や特許文献2で開示された技術では、床面材質に応じた制御によって、電気掃除機の集塵性能や操作感に対しては一定の効果が見込まれる。しかしながら、省エネルギーやバッテリーの消耗に対する配慮が欠けている。
With the techniques disclosed in Patent Document 1 and
本発明の目的は、床面材質に適した最適な集塵を行うことのできる電気掃除機を提供することにある。 The objective of this invention is providing the vacuum cleaner which can perform the optimal dust collection suitable for the floor surface material.
上記目的を達成するために本発明の特徴とするところは、吸口部と、該吸口部内に設けられた回転ブラシと、該回転ブラシを駆動させる回転ブラシモータと、床面の種類を検出する床面センサと、前記吸口部から塵埃を吸込むための吸引力を発生させる電動送風機と、前記回転ブラシモータ及び前記電動送風機を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記床面センサで検出した床面の種類に応じて、前記回転ブラシの回転方向,回転ブラシの回転速度、及び前記電動送風機の回転数を制御することにある。 In order to achieve the above object, the present invention is characterized by a suction port, a rotating brush provided in the suction port, a rotating brush motor for driving the rotating brush, and a floor for detecting the type of floor surface. A surface sensor, an electric blower that generates a suction force for sucking dust from the suction port, and a control means for controlling the rotary brush motor and the electric blower, wherein the control means is the floor sensor. According to the detected floor type, the rotational direction of the rotary brush, the rotational speed of the rotary brush, and the rotational speed of the electric blower are controlled.
また、本発明の特徴とするところは、掃除機本体と、該掃除機本体に内蔵された吸口部と、前記掃除機本体に内蔵され、前記吸口部から塵埃を吸込むための吸引力を発生させるための電動送風機と、前記掃除機本体に内蔵され、前記電動送風機及び前記回転ブラシモータなどに電力を供給するバッテリーと、前記掃除機本体に着脱自在に設けられた集塵ケースと、床面の種類を検出する床面センサと、前記回転ブラシモータ及び前記電動送風機を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記床面センサで検出した床面の種類に応じて、前記回転ブラシの回転方向,回転ブラシの回転速度、及び前記電動送風機の回転数を制御することにある。 Further, the present invention is characterized by a vacuum cleaner main body, a suction part built in the vacuum cleaner body, and a suction force built in the vacuum cleaner body for sucking dust from the suction part. An electric blower, a battery built in the main body of the vacuum cleaner and supplying electric power to the electric blower and the rotary brush motor, a dust collection case detachably provided on the main body of the vacuum cleaner, a floor surface A floor sensor for detecting the type, and a control unit for controlling the rotary brush motor and the electric blower, wherein the control unit is configured to control the rotary brush according to the type of the floor detected by the floor sensor. It is to control the rotation direction, the rotation speed of the rotary brush, and the rotation speed of the electric blower.
本発明によれば、床面材質に適した最適な集塵を行うことのできる電気掃除機を提供することにある。 According to the present invention, an object of the present invention is to provide an electric vacuum cleaner that can perform optimum dust collection suitable for the floor material.
本発明の実施形態に係る吸引式の電気掃除機について、図1〜図11を参照しながら以下詳細に説明する。 A suction-type vacuum cleaner according to an embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS.
図1は本発明の実施形態に係る自走式の電気掃除機の概略構造を示す図である。図1において、1は掃除機本体、2は掃除機本体1に内蔵され、吸口部12から塵埃を吸込むための吸引力を発生させるための電動送風機、3は掃除機本体1に内蔵され、電動送風機2及び回転ブラシモータ14などに電力を供給するバッテリー、4は掃除機本体1に着脱自在に設けられた集塵ケース、5は制御回路基板、6は掃除機本体1の進行方向(図1の上方向)の左側に配置された左側走行車輪、7は掃除機本体1の進行方向(図1の上方向)の右側に配置された右側走行車輪、8は左側走行車輪6を回転駆動させる駆動モータ、9は右側走行車輪7を回転駆動させる駆動モータ、10は掃除機本体1の前方に配置されたバンパ、11はバッテリー3へ充電するための充電端子である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic structure of a self-propelled electric vacuum cleaner according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a vacuum cleaner main body, 2 is built in the vacuum cleaner main body 1, and an electric blower for generating a suction force for sucking dust from the
また図2は、掃除機本体1を裏面から見た概略を示す図である。図2において、12は床面に向かって開口し塵埃を吸込むための吸口部、13は吸口部12内に設けられた回転ブラシ、14は回転ブラシ13を駆動する回転ブラシモータ、15は掃除機本体1の底面に設けられた床面距離センサである。
Moreover, FIG. 2 is a figure which shows the outline which looked at the vacuum cleaner main body 1 from the back surface. In FIG. 2, 12 is a suction part that opens toward the floor and sucks in dust, 13 is a rotary brush provided in the
図3は、掃除機本体1を側面から見た概略を示す図である。図3において、16は掃除機本体1内に設けられ吸口部12と集塵ケース4とを繋ぐ吸気流路、17は吸気流路16内の圧力を検出する圧力センサ、18はバンパと障害物との接触を検出する接触検出センサである。掃除機本体1の内部には図1から図3に示した各要素が搭載される。
FIG. 3 is a schematic view of the cleaner body 1 as seen from the side. In FIG. 3, 16 is an intake passage provided in the cleaner body 1 and connects the
図4は本発明の実施形態に係る自走式電気掃除機の制御回路の構成を示す図である。制御回路(制御手段)は制御回路基板5に搭載されている。図4において、20は中央演算処理装置(CPU)等を備えた制御主回路、21は左側走行モータ6の駆動回路、22は左側走行モータ6の回転検出器、23は右側走行モータ9の駆動回路、24は右側走行モータ9の回転検出器、25は回転ブラシモータ14の駆動回路、26は回転ブラシモータ14の回転検出器である。27は電動送風機2の駆動回路、28は床面距離センサ15の駆動回路、29は圧力センサ17の駆動回路、30はバンパ接触検出センサ18の駆動回路である。31は電源回路、32はバッテリー容量検出回路(バッテリー容量検出手段)、33は制御主回路用給電回路、34は左側走行モータ用給電回路、35は右側走行モータ用給電回路、36は回転ブラシモータ用給電回路、37は電動送風機用給電回路、38は床面距離センサ駆動回路28から30用のセンサ駆動用給電回路である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a control circuit of the self-propelled electric vacuum cleaner according to the embodiment of the present invention. A control circuit (control means) is mounted on the
さらにまた、40は制御主回路を構成する中央演算処理装置(CPU)、41はメモリ回路、42は入出力回路、43は入力部、44は出力部、45はアドレス・バス、46はデータ・バス、47はコントロール・バス、48はタイマー回路である。 Furthermore, 40 is a central processing unit (CPU) constituting the control main circuit, 41 is a memory circuit, 42 is an input / output circuit, 43 is an input unit, 44 is an output unit, 45 is an address bus, 46 is a data A bus, 47 is a control bus, and 48 is a timer circuit.
また図示しないが、電源回路31からの給電を入切りするための電源スイッチと、掃除機へ清掃開始指令等を与えるための操作スイッチの入力と、表示ランプ等の出力とを制御する回路が、制御主回路20へ接続されている。
Although not shown, a circuit for controlling the power switch for turning on / off the power supply from the
掃除機本体1には、バンパ10とバンパセンサ18が取り付けられる。左側走行車輪6は車軸とギア(図示せず)を介して左側走行モータ8へ接続される。また、右側走行車輪7は車軸とギア(図示せず)を介して右側走行モータ9へ接続される。また、回転ブラシ13は車軸とギアを介して回転ブラシモータ14へ接続される。
A
また、掃除機本体1の下面には床面距離センサ15が取り付けられる。また図示しないが、掃除機本体1の上面には、電源投入や手元操作スイッチ類や表示ランプ類が配置される。掃除機本体1は充電台(図示せず)にドッキングし、外部の充電台から充電端子11を介してバッテリー3を充電する。
A
図4において、制御主回路20には、左側走行モータ駆動回路21と右側走行モータ駆動回路23と回転ブラシモータ駆動回路25と、電動送風機駆動回路27と、床距離センサ駆動回路28と、圧力センサ駆動回路29と、バンパ接触検出センサ駆動回路30と、制御主回路用給電回路33が接続される。
In FIG. 4, the control
左側走行モータ駆動回路21には左側走行モータ8が接続され、左側走行モータ8には左側走行モータ回転検出器22が接続される。そして、左側走行モータ回転検出器22は制御主回路20に接続される。また、左側走行モータ駆動回路21には左側走行モータ用給電回路34から電力が供給される。右側走行モータ駆動回路23には右側走行モータ9が接続され、右側走行モータ9には右側走行モータ回転検出器24が接続される。そして、右側走行モータ回転検出器24は制御主回路20に接続される。また、右側走行モータ駆動回路23には右側走行モータ用給電回路35から電力が供給される。
The left traveling
回転ブラシモータ駆動回路25には回転ブラシ13を回転駆動する回転ブラシモータ14が接続され、回転ブラシモータ14には回転ブラシモータ回転検出器26が接続される。そして、回転ブラシモータ回転検出器26は制御主回路20に接続される。また、回転ブラシモータ駆動回路25には回転ブラシモータ用給電回路36から電力が供給される。電動送風機駆動回路27には電動送風機2が接続される。電動送風機駆動回路27には電動送風機用給電回路37から電力が供給される。
The rotary brush
床距離センサ駆動回路28には床面距離センサ15が接続される。また、圧力センサ駆動回路29には圧力センサ17が接続される。また、バンパセンサ駆動回路30にはバンパセンサ18が接続される。床距離センサ駆動回路28と圧力センサ駆動回路29とバンパセンサ駆動回路30には、センサ駆動用給電回路38から電力が供給される。
The
バッテリー3には電源回路31が接続される。また電源回路31には制御主回路用給電回路33,左側走行モータ用給電回路34,右側走行モータ用給電回路35,回転ブラシモータ用給電回路36,電動送風機用給電回路37、およびセンサ駆動用給電回路38、が接続される。また電源回路31にはバッテリー容量検出回路32が接続される。電源回路31は、充電端子11が充電台に接続されたことを検知して他の構成要素に所要の動作をさせる。またバッテリー容量検出回路32は、電源回路31を介してバッテリー3の電圧を監視する。
A
制御主回路20の中央演算処理装置40には、アドレス・バス45と、データ・バス46と、コントロール・バス47と、タイマー回路48が接続され、メモリ回路41と入出力回路42は、それぞれアドレス・バス45とデータ・バス46とコントロール・バス47に接続される。制御主回路20へ接続される各回路の電気信号は、入出力回路42の入力部43と出力部44を介して、制御主回路20へ伝達される。
The
図4に示す左側走行モータ回転検出器22と右側走行モータ回転検出器24と回転ブラシモータ回転検出器26は例えばエンコーダであって、それぞれ左側走行モータ6と右側走行モータ7と回転ブラシモータ14の回転速度に応じて、パルス信号を発生するように構成された電子部品である。
The left traveling
床面距離センサ15は、例えば赤外線を利用した距離センサである。赤外線距離センサは、発光素子と受光素子とレンズ面から構成される電子部品である。発光素子からレンズ面を通して細いビーム状の赤外線を対象物に投射し、対象物から反射された赤外線を、レンズ面を通して受光素子で受光し、受光した反射光の強度から対象物までの距離を測定するセンサである。
The floor
圧力センサ17は、圧力に応じて出力電圧が変化するように構成された電子部品である。バンパ接触検出センサ18は、例えばバンパ10の構造部材に取り付けたマイクロスイッチである。マイクロスイッチは、所定の力が加わるとスイッチが開閉して、開閉に応じた電気信号を発生する。
The
制御主回路20は、左側走行モータ駆動回路21と右側走行モータ駆動回路23を介して左側走行モータ8と右側走行モータ9を駆動する。また左側走行モータ回転検出器22と右側走行モータ回転検出器24によって検出された左側走行モータ8と右側走行モータ9の回転に基づき、左側走行モータ8と右側走行モータ9の回転方向と回転速度を算出し、左側走行モータ8に接続される左側走行車輪6と右側走行モータ9に接続される右側走行車輪7の回転を制御する。掃除機本体1は、左側走行車輪6と右側走行車輪7の回転方向と回転速度に応じて、前進,後退,右回転,左回転などの移動動作を行う。
The control
また、制御主回路20は、回転ブラシモータ駆動回路25を介して回転ブラシモータ14を駆動する。回転検出器26によって検出された回転ブラシモータ14の回転に基づき、回転ブラシモータ14の回転方向と回転速度を算出し、回転ブラシモータ14に接続される回転ブラシ13の回転を制御する。回転ブラシ13の回転方向は、吸口部12の移動を支援する方向に回転ブラシを回転させる順方向回転と、その逆である吸口部12の移動を妨げる方向へ回転ブラシを回転する逆方向回転と、回転停止、のいずれかに制御される。前記順方向は、左側走行車輪6と右側走行車輪7に同じ回転を与えて掃除機本体1と吸口部12を前進させた場合には、左側走行車輪6と右側走行車輪7が回る方向となる。
The
また、制御主回路20は、電動送風機駆動回路27を介して電動送風機2の稼動と停止および吸引力の強弱を制御する。
The
また、制御主回路20は、床面距離センサ駆動回路28を介して床面距離センサ15を駆動させ、掃除機本体1の底面から床面までの距離を測定する。なお、床面距離センサ15は図2では掃除機本体1の前寄りに4個設けてあるが、個数は4個に限る必要はない。
Further, the control
また、制御主回路20は、圧力センサ駆動回路29を介して圧力センサ17を駆動させ、吸気流路16を流れる空気の圧力を測定する。
The control
また、制御主回路20は、バンパ接触検出センサ駆動回路30を介してバンパセンサ18から出力される電気信号を受信し、バンパ10と障害物の接触を検知する。
Further, the control
図5は、本発明の実施形態に係る掃除機の清掃動作を表す模式図である。図5(a)は絨毯上を清掃している場合の模式図、図5(b)は木床を清掃している場合の模式図、図5(c)は木床を別の動作条件で清掃している場合の模式図である。図5で、黒塗りで示した小物体は塵埃を表す。また、本体の移動方向と、右側走行車輪7の回転方向と、回転ブラシ13の回転方向を矢印で示す。図示しないが、左側走行車輪6も右側走行車輪7と同じ方向へ回転し、掃除機本体1は前進しているものとする。本実施形態においては、図5の右側を前進方向としている。吸口部12は、掃除機本体1の前進速度と同じ速度で前方へ移動する。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a cleaning operation of the vacuum cleaner according to the embodiment of the present invention. FIG. 5A is a schematic diagram when the carpet is being cleaned, FIG. 5B is a schematic diagram when the wooden floor is being cleaned, and FIG. 5C is a diagram illustrating the wooden floor under different operating conditions. It is a schematic diagram in the case of cleaning. In FIG. 5, small objects shown in black represent dust. Moreover, the moving direction of the main body, the rotating direction of the
一般に、掃除機の吸口においては、吸口の移動方向に対して掻き上げる方向に回転ブラシを回転させた方が集塵性能は良いと言われている。 Generally, in the suction port of a vacuum cleaner, it is said that the dust collection performance is better when the rotating brush is rotated in the direction of lifting up with respect to the moving direction of the suction port.
図5(a)に示すように、紙面に向かって反時計回りの回転となる逆回転で回転ブラシ13を回転させると、吸口部の移動方向に対して掻き上げる方向となり、絨毯目に入り込んだ塵埃を掻き出して吸引することができ、集塵性能が上がる。また、塵埃の掻き出し効果は回転ブラシの回転速度が大きい方が良いため、絨毯では、回転ブラシの回転速度を上げて逆回転するように制御すると、さらに集塵性能を向上させることができる。
As shown in FIG. 5 (a), when the rotating
一方、図5(b)に示すように、床面が木床の場合に回転ブラシ13を逆回転させると、木床は絨毯に比べて摩擦が小さいため、特に固形の塵埃の場合、回転ブラシ13によって塵埃を掃除機の外部に跳ね飛ばし、塵埃を拡散させてしまう。木床の場合は、絨毯のように床目の内部に塵埃が入り込むことは少ないため、回転ブラシ13による掻き上げ効果が小さくても塵埃を集塵できる。そこで、図5(c)に示すように、回転ブラシ13を紙面に向かって時計回りの回転となる順方向に回転させれば、跳ね飛ばしを抑えて塵埃を集塵できる。あるいは、跳ね飛ばしを抑制するために、回転ブラシ13を停止させ、電動送風機2による吸引だけで集塵させてもよい。
On the other hand, as shown in FIG. 5 (b), when the rotating
また、絨毯では強い吸引力で集塵したほうが集塵性能は上がるが、木床では絨毯で必要とされる強さまで吸引力を上げなくても、床面上の塵埃を吸引回収可能である。そこで、床面材質に応じて、前述の回転ブラシ13の回転方向と回転速度の動作条件に加えて、電動送風機2の動作条件を加えて制御してもよい。
In addition, dust collection performance is improved by collecting dust with a strong suction force in the carpet, but dust on the floor can be sucked and collected without increasing the suction force to the strength required for the carpet on the wooden floor. Therefore, depending on the floor surface material, the operation condition of the
図6に、床材質に応じた回転ブラシ13の回転方向と回転速度および電動送風機出力の組み合わせを示す。床材質が毛織物やカーペットなどの絨毯系の場合は、回転ブラシ13の回転方向を逆回転、回転ブラシ13の回転速度を高速、電動送風機2の出力を強(電動送風機2の回転数を高くする)にして吸引力を上げる、という組み合わせとする。また、床材質が木材やタイルなどの木床系の場合は、回転ブラシ13の回転方向を順回転、回転ブラシ13の回転速度を低速、電動送風機2の出力を弱(電動送風機2の回転数を低くする)にして吸引力を下げる、という組み合わせとする。このような組み合わせとすることで、床面材質に応じた適切な集塵を行うことができる。また、木床系では電動送風機2や回転ブラシモータ14を駆動させる電力の省電力化が図れるので、絨毯敷きの部屋と木床の部屋が存在する家庭内において、家の中を清掃する全体時間で見れば、平均して省エネルギー効果が見込める。
FIG. 6 shows a combination of the rotation direction and rotation speed of the
このような組み合わせを、あらかじめ制御主回路20のメモリ回路41に記憶させておく。そして、操作スイッチにより絨毯系または木床系を選択されるか、または後述する手段により床面材質を自動判定されると、中央演算処理装置40はメモリ回路41から選択された床材質に応じた組み合わせを読み出し、回転ブラシモータ駆動回路25と電動送風機駆動回路27へ制御出力する。それにより、回転ブラシモータ14は所定の回転方向と回転速度で回転ブラシ13を動作させ、また電動送風機2に所定の動作を行わせる。
Such a combination is stored in advance in the
ここで、前述した絨毯系と木床系の床面材質の自動判定手段(床面センサ)について説明する。絨毯系の床面では、吸口部が床面に密着しやすいため、吸引圧力は木床系の場合より高くなる。そこで、圧力センサ17で吸気流路16の吸引圧力を測定し、あらかじめ定めた圧力閾値と比較して、絨毯系か木床系かを判別する。圧力閾値は制御主回路20のメモリ回路41に記憶し、中央演算処理装置40により比較判別の演算処理を行う。但し、吸引圧力は、集塵ケース4の集塵状況によっても変化する。集塵ケース4が満杯に近い状態の場合には、絨毯系と木床系の区別がつきにくいことがある。
Here, the automatic determination means (floor surface sensor) of the floor material of the carpet system and the wood floor system will be described. On the carpet-based floor surface, the suction port tends to be in close contact with the floor surface, so the suction pressure is higher than in the case of the wooden floor system. Therefore, the suction pressure of the
そこで、圧力センサを使用せずに床面材質を判別する手段を説明する。図7に、当該手段の構成図(他実施形態の回路図)を示す。図7の50は左側走行モータ電流検出素子、51は右側走行モータ電流検出素子、52は回転ブラシモータ電流検出素子、である。他の構成要素は図4と同じである。左側走行モータ電流検出素子50は左側走行モータ駆動回路21に接続され、右側走行モータ電流検出素子51は右側走行モータ駆動回路23に接続され、回転ブラシモータ電流検出素子52は回転ブラシモータ駆動回路25に接続される。また、モータ電流検出素子50,51,52は、制御主回路20に接続される。
Therefore, means for discriminating the floor material without using a pressure sensor will be described. In FIG. 7, the block diagram (circuit diagram of other embodiment) of the said means is shown. In FIG. 7, 50 is a left traveling motor current detecting element, 51 is a right traveling motor current detecting element, and 52 is a rotating brush motor current detecting element. Other components are the same as those in FIG. The left travel motor
モータ電流検出素子50,51,52は、モータ電流に比例した電圧を出力する電子部品であって、左側走行モータ8と右側走行モータ9と回転ブラシモータ14の駆動電流を検出する。
The motor
床面が絨毯系の場合、木床系の床面に比べて回転ブラシ13にかかる摩擦抵抗が大きいため、回転ブラシモータ14の負荷が大きくなり、モータへ流れる電流値も大きくなる。そこで、回転ブラシ13を床面に接した状態で、一定の回転速度となるようにフィードバック制御をかけて順方向または逆方向へ回転させて回転ブラシモータ電流を検出し、あらかじめ制御主回路20のメモリ回路41に記憶させた回転ブラシモータ電流の閾値と比較することで、床面が絨毯系か木床系かを判別できる。
When the floor surface is a carpet system, the frictional resistance applied to the
また、絨毯系では走行車輪が織目に沈み込むため走行時の負荷抵抗が大きく、走行モータの負荷電流値も大きくなる。そこで、床面上を、一定の速度となるようにフィードバック制御をかけて移動しているときの走行モータ電流値を検出し、回転ブラシモータ電流での判定と同様にして、絨毯系か木床系かを判別してもよい。なお、床面上の移動は、その場で旋回する動作にしてもよい。また、回転ブラシモータと走行モータの電流判定を組み合わせてもよい。 Further, in the carpet system, the traveling wheel sinks into the texture, so that the load resistance during traveling is large, and the load current value of the traveling motor is also large. Therefore, the traveling motor current value is detected while moving on the floor surface with feedback control so that the speed is constant, and the carpet system or wooden floor is detected in the same manner as in the determination with the rotating brush motor current. You may determine whether it is a system. The movement on the floor surface may be a turning operation on the spot. Moreover, you may combine the electric current determination of a rotary brush motor and a traveling motor.
上述のモータ負荷電流を用いた判定の場合、回転ブラシ13や走行モータを所定条件で一定時間動作させて、モータ電流値を取得する必要がある。そこで、次に、床面距離センサ15を用いて、回転ブラシ13や走行モータを停止させた状態でも、その場で床面材質を自動判別する手段について説明する。
In the case of the determination using the motor load current described above, it is necessary to operate the rotating
図8は、走行モータと回転ブラシモータ14と電動送風機2を停止した状態で掃除機本体1を床面に静止し、床面距離センサ15のひとつで、10秒間床面距離を測定した結果である。図8の(a)は床面が絨毯の場合の測定図、(b)は木床の場合の測定図である。木床の場合、表面の凹凸が少ないため、距離センサの発光素子から投射された光は床面から安定した状態で反射される。したがって一定時間測定した距離値のばらつきは小さい。一方、絨毯は毛状のため、発光素子から投射される細いビームの直径に対しては凹凸が多い表面となり、乱反射して、掃除機本体が静止した状態でも測定距離値がばらつく。
FIG. 8 is a result of measuring the floor surface distance for 10 seconds with one of the floor
そこで、回転ブラシ13と走行モータと電動送風機2を停止させた状態で、数秒間、床面距離センサ15のひとつで床面距離を測定し、制御主回路20で測定値のばらつきを求める。このばらつきを、制御主回路20において,例えば,特許文献3で開示されている空間周波数分析により処理することで、絨毯系と木床系を自動判別できる。
Therefore, with the
また、次のような手段を追加することで、この自動判別の精度を上げることができる。木床の場合は、床面のどこを走査しても、ほぼ測定の安定性は保たれる。一方絨毯の場合は、測定箇所による測定値のばらつきも大きい。そこで、図2に示すように複数の床距離センサを設けて距離を測定し、複数の測定値に対する空間周波数分析の平均とばらつきによって自動判別すればよい。あるいは、距離センサはひとつにして、掃除機本体の中心を旋回中心として本体をその場で任意の角度だけ旋回させ、その動作中の距離変化を見るようにしてもよい。この手段を用いることで、清掃開始前に床面の材質を自動判別することができる。 Moreover, the accuracy of this automatic discrimination can be increased by adding the following means. In the case of a wooden floor, the measurement stability is almost maintained regardless of where the floor is scanned. On the other hand, in the case of a carpet, there is a large variation in measurement values depending on the measurement location. Therefore, as shown in FIG. 2, a plurality of floor distance sensors may be provided to measure the distance, and automatic determination may be performed based on the average and variation of the spatial frequency analysis for the plurality of measured values. Alternatively, a single distance sensor may be provided, and the main body may be turned at an arbitrary angle on the spot with the center of the cleaner body as the turning center, and the change in distance during the operation may be observed. By using this means, it is possible to automatically determine the material of the floor before starting cleaning.
上記の図5と図6では、掃除機本体1は前方へ直進するとして説明した。次に、前方へ直進する以外の場合における回転ブラシ13の回転方向について述べる。図9は、掃除機本体1の移動を模式的に示した図である。図9の(a)は直進開始、(b)は直進後の状態を示す。図9の(c)と(d)はカーブを描く場合の開始前後の状態、図9の(e)と(f)はその場で回転する場合の開始前後の状態を示す。図のVLとVRは左右の走行車輪の床面に対する接線速度である。VLとVRに付記した矢印は、車輪の移動方向を示す。また、P0,P1,P2,P3は、掃除機本体1の中心位置を示す。位置の座標軸は、図の左から右をx軸、下から上をy軸とする。図の(a)と(b)は、VL=VR,P0(x)=P1(x),Po(y)≠P1(y)である。また(c)と(d)は、VL≠VR,P0(x)≠P2(x),Po(y)≠P2(y)である。また(e)と(f)は、VLとVRの大きさは同じで向きが反転、P0(x)=P3(x),Po(y)=P3(y)という条件である。なお、図9では、(a)(b)は前方向へ直進、(c)(d)は前方向へカーブ、(e)(f)は右回りの旋回として描いてあるが、図のVLとVRの矢印の向きを反転させれば、(a)(b)は後方向へ直進、(c)(d)は後方向へカーブ、(e)(f)は左回りの旋回動作となる。
In FIG. 5 and FIG. 6 described above, the cleaner body 1 has been described as going straight forward. Next, the rotation direction of the rotating
掃除機本体1の移動動作は、大きくは、図9に示した3つの場合に分類できる。図10に、それぞれの場合における回転ブラシ動作と電動送風機出力の組み合わせを示す。 The movement operation of the cleaner body 1 can be roughly classified into three cases shown in FIG. FIG. 10 shows combinations of rotating brush operation and electric blower output in each case.
絨毯系の床では、掃除機本体1が直進またはカーブするときは、回転ブラシ13を吸口の移動方向に対して逆回転とする。また掃除機本体1がその場で旋回するときは、回転ブラシ13が絨毯目に引っかかり旋回動作を妨げる恐れがあるため、回転ブラシ13を停止させる。回転ブラシ13の回転速度は、停止以外は高速にする。また、電動送風機2は強とする。
On the carpet floor, when the cleaner body 1 goes straight or curves, the rotating
木床系の床では、掃除機本体1が直進またはカーブするときは、回転ブラシ13を吸口の移動方向に対して順回転とする。また掃除機本体1がその場で旋回するときは、回転ブラシ13をどちらに回転させても、吸口の半分側に対しては順方向回転、他の半分側に対しては逆方向回転となってしまうため、順方向に固定する。または塵埃の跳ね飛ばしを防ぐため、絨毯と同様に回転ブラシ13を停止させてもよい。回転ブラシ13の回転速度は、停止以外は低速にする。また、電動送風機2は弱とする。
On the wooden floor, when the cleaner body 1 goes straight or curves, the rotating
最後に、回転ブラシ13と電動送風機2とバッテリー3の関係について説明する。バッテリー3で駆動する型の掃除機では、清掃中のバッテリー容量が問題となる。特に自走式掃除機の場合には充電台まで自走して戻るため、自走できる分の容量を残しておく必要がある。
Finally, the relationship among the rotating
図11にバッテリー容量に応じた、回転ブラシ13の動作と電動送風機出力の組み合わせを示す。床面の種類が絨毯系の床では、バッテリー3が満充電に近く残容量が十分ある場合は、回転ブラシ13は逆方向・高速回転、送風機は強として集塵性能を上げる。バッテリー3の残容量が少なくなってきた場合は、1回の集塵性能は低下するが、回転ブラシ13の回転方向を走行を手助けする方向である順方向に回転させ、累積移動距離を長くとれるようにして清掃面積の拡大を図る。さらにバッテリー容量が減少した場合は、回転ブラシ13を低速回転にし、また電動送風機出力を弱にしてバッテリーの残容量を確保する。そして、充電台へ自走できる最低のバッテリー容量である僅少状態になった場合は、回転ブラシ13と電動送風機2を停止させる。
FIG. 11 shows a combination of the operation of the rotating
床面の種類が絨毯以外である木床上では回転ブラシ順方向・低速回転,送風機弱でも、一定の集塵性能が得られるので、バッテリー容量が僅少になるまでは当該条件で動作させ、バッテリー容量の維持を図る。バッテリー容量が僅少状態になった場合は、回転ブラシ13と電動送風機2を停止させる。
On a wooden floor with a floor type other than carpet, a constant dust collection performance can be obtained even with a rotating brush in the forward direction, low-speed rotation, and a weak blower. To maintain. When the battery capacity becomes low, the rotating
上述の僅少や減少といったバッテリー容量の閾値は、あらかじめ定めて制御主回路20のメモリ回路41へ記憶させておく。そして、清掃中に随時バッテリー容量検出回路32でバッテリー容量を検出し、その結果を制御主回路20へ送り、メモリ回路41に記憶させたバッテリー容量閾値との比較処理を行う。
The threshold value of the battery capacity such as the above-mentioned slight or decrease is determined in advance and stored in the
本実施の形態では自走式掃除機の例で説明したが、これに限られるものではない。例えば、掃除機本体内に電動送風機及び集塵室を内蔵し、この掃除機本体にホース,延長管,吸口部を接続した床移動タイプの掃除機にも適用できる。この場合、床面センサで検出した床面の種類に応じて、吸口部に配置した回転ブラシの回転方向,回転ブラシの回転速度、及び掃除機本体に内蔵した電動送風機の回転数を制御するようにする。 Although the example of the self-propelled cleaner has been described in the present embodiment, it is not limited to this. For example, the present invention can also be applied to a floor moving type vacuum cleaner in which an electric blower and a dust collection chamber are built in the vacuum cleaner body, and a hose, an extension pipe, and a suction port are connected to the vacuum cleaner body. In this case, according to the type of the floor surface detected by the floor sensor, the rotation direction of the rotating brush arranged at the suction port, the rotation speed of the rotating brush, and the rotation speed of the electric blower built in the vacuum cleaner body are controlled. To.
以上述べたように、清掃する床面が絨毯系か木床系かに応じて、またバッテリーの残容量に対して、回転ブラシの回転方向と回転速度と電動送風機出力の組み合わせを適切に切り替えて制御することで、省エネルギーで効率良く清掃を行うことができる。 As described above, depending on whether the floor surface to be cleaned is a carpet or wood floor system, and the remaining capacity of the battery, the combination of the rotation direction and rotation speed of the rotating brush and the electric blower output is appropriately switched. By controlling, cleaning can be performed efficiently with energy saving.
1 掃除機本体
2 電動送風機
3 バッテリー
4 集塵ケース
5 制御回路基板
11 充電端子
12 吸口部
13 回転ブラシ
14 回転ブラシモータ
15 床面距離センサ
16 吸気流路
17 圧力センサ
20 制御主回路
27 電動送風機駆動回路
28 床面距離センサ駆動回路
31 電源回路
32 バッテリー容量検出回路
36 回転ブラシモータ用給電回路
37 電動送風機用給電回路
38 センサ駆動用給電回路
40 中央演算処理装置
41 メモリ回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum
Claims (6)
前記制御手段は、前記床面センサで検出した床面の種類に応じて、前記回転ブラシの回転方向,回転ブラシの回転速度、及び前記電動送風機の回転数を制御することを特徴とする電気掃除機。 A suction part, a rotary brush provided in the suction part, a rotary brush motor for driving the rotary brush, a floor sensor for detecting the type of the floor, and a suction force for sucking dust from the suction part An electric blower to be generated, and a control means for controlling the rotary brush motor and the electric blower,
The control means controls the rotation direction of the rotary brush, the rotation speed of the rotary brush, and the rotation speed of the electric blower according to the type of floor surface detected by the floor surface sensor. Machine.
前記制御手段は、前記床面センサで検出した床面の種類に応じて、前記回転ブラシの回転方向,回転ブラシの回転速度、及び前記電動送風機の回転数を制御することを特徴とする電気掃除機。 A vacuum cleaner main body, a suction port built in the vacuum cleaner main body, an electric blower built in the vacuum cleaner main body for generating a suction force for sucking dust from the suction port, and a vacuum cleaner main body Built-in battery for supplying electric power to the electric blower and the rotating brush motor, a dust collection case detachably provided on the cleaner body, a floor sensor for detecting the type of the floor, and the rotation Control means for controlling the brush motor and the electric blower,
The control means controls the rotation direction of the rotary brush, the rotation speed of the rotary brush, and the rotation speed of the electric blower according to the type of floor surface detected by the floor surface sensor. Machine.
前記制御手段は、前記掃除機本体が旋回動作を行うときには、前記回転ブラシの回転を停止させることを特徴とする電気掃除機。 In claim 2,
The said control means stops the rotation of the said rotation brush, when the said vacuum cleaner main body performs turning operation | movement, The vacuum cleaner characterized by the above-mentioned.
前記電動送風機及び前記回転ブラシモータに電力を供給するバッテリーと、該バッテリーの容量を検知するバッテリー容量検出手段を設け、
前記制御手段は、前記床面センサで検出した床面の種類及び前記バッテリー容量検出手段で検出されたバッテリーの残容量とに応じて前記回転ブラシの回転速度、及び前記電動送風機の回転数を制御することを特徴とする電気掃除機。 In claim 2,
A battery for supplying electric power to the electric blower and the rotary brush motor, and a battery capacity detecting means for detecting the capacity of the battery;
The control means controls the rotation speed of the rotating brush and the rotation speed of the electric blower according to the type of floor surface detected by the floor surface sensor and the remaining capacity of the battery detected by the battery capacity detection means. A vacuum cleaner characterized by
前記制御手段は、前記床面センサで検出した床面の種類が絨毯である場合には、前記回転ブラシの回転方向を、前記吸口部の移動方向に対して逆方向となる向きに回転させ、前記床面センサで検出した床面の種類が絨毯以外である場合には、前記回転ブラシの回転方向を、前記吸口部の移動方向に対して順方向となる向きに回転させることを特徴とする電気掃除機。 In any of Claims 4,
When the type of the floor surface detected by the floor surface sensor is a carpet, the control means rotates the rotation direction of the rotating brush in a direction opposite to the moving direction of the suction port, When the floor surface type detected by the floor surface sensor is other than a carpet, the rotational direction of the rotating brush is rotated in a direction that is a forward direction with respect to the moving direction of the suction port. Electric vacuum cleaner.
前記制御手段は、前記バッテリー容量検出手段で検出されたバッテリーの残容量が小さい場合には、前記回転ブラシの回転方向を前記吸口部の移動方向に対して順方向となる向きに回転させることを特徴とする電気掃除機。 In claim 5,
When the remaining capacity of the battery detected by the battery capacity detection means is small, the control means rotates the rotation direction of the rotary brush in a direction that is a forward direction with respect to the movement direction of the suction port. Characterized vacuum cleaner.
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