JP2013070951A - 掃除ロボット - Google Patents

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Abstract

【課題】階段等の段差での落下を防止できる掃除ロボットを提供する。
【解決手段】下面に吸込口6を開口して上面に排気口7を開口するとともに床面F上を自走する本体筐体2と、本体筐体2内に配される電動送風機22と、本体筐体2の平面視中央部に配置して電動送風機22の駆動によって吸込口6から吸い込まれた気流の塵埃を集塵する集塵部30と、各部に電力を供給するバッテリー14とを備え、集塵部30に対して一方に電動送風機22を配置するとともに他方にバッテリー14を配置した。
【選択図】図2

Description

本発明は、床面上を自走する掃除ロボットに関する。
従来の掃除ロボットは特許文献1に開示されている。この掃除ロボットは平面視略円形の本体筐体が床面上を自走して掃除を行う。この時、テーブル等の下方を掃除するために本体筐体は高さの低い薄型に形成される。本体筐体には底面から突出する駆動輪及び従動輪が設けられる。従動輪は駆動輪に対して掃除時の進行方向の前方に配置される。
本体筐体の前部の下面には吸込口が開口し、後部の周面には排気口が開口する。本体筐体内には電動送風機及び集塵部を有する吸塵部が駆動輪の後方に配置される。電動送風機は吸込口から吸い込まれる吸込気流を発生し、集塵部は吸込気流に含まれる塵埃を捕集する。また、本体筐体内には電動送風機や駆動輪等の各部に電力を供給するバッテリーが設けられる。
上記構成の掃除ロボットにおいて、掃除運転が開始されると駆動輪及び電動送風機が駆動される。本体筐体は駆動輪及び従動輪の回転によって室内の床面上を前後に自走し、前部に配された吸込口から電動送風機の駆動によって塵埃を含む気流が吸い込まれる。気流に含まれた塵埃は本体筐体の後部に配した集塵部で集塵され、塵埃を除去された気流が電動送風機を通過して排気口から後方に排気される。これにより、床面の掃除が行われ、集塵部に堆積した塵埃は集塵部を取り外して廃棄される。
特開2007−167617号公報(第6頁−第10頁、第2図)
本体筐体内に配される電動送風機は重量が大きく、集塵部は塵埃の堆積によって重量が大きくなる。このため、駆動輪の後方に電動送風機及び集塵部を配した上記従来の掃除ロボットによると、駆動輪の前方よりも後方の重量が大きくなる。この時、本体筐体が後退して下り階段等の段差の手前で急停止すると後方に重心が移動し、駆動輪よりも後方の重量によって本体筐体が段差を落下して破損する虞があった。また、集塵部に塵埃が堆積すると駆動輪よりも後方の重量が更に大きくなるため本体筐体が段差をより落下しやすくなる。
駆動輪の後方よりも前方の重量が大きくなる場合も同様に、本体筐体の前進時に下り階段等の段差を落下する虞がある。
本発明は、段差での落下を防止できる掃除ロボットを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、吸込口及び排気口を開口する本体筐体と、水平な回転軸を有して前記本体筐体を自走させる一対の駆動輪と、前記本体筐体内に配される電動送風機と、前記回転軸上に配置されるとともに前記電動送風機の駆動によって前記吸込口から吸い込まれた気流の塵埃を集塵する集塵部と、各部に電力を供給するバッテリーとを備え、前記集塵部に対して一方に前記電動送風機を配置するとともに他方に前記バッテリーを配置したことを特徴としている。
この構成によると、一対の駆動輪の駆動によって本体筐体が進退する。両駆動輪の回転軸の上方に配した集塵部の例えば前方に電動送風機が配され、後方にバッテリーが配される。これにより、本体筐体の重量が駆動輪の前後に配分される。電動送風機の駆動によって吸込口から床面の塵埃を含む気流が吸い込まれ、集塵部で集塵される。集塵部で塵埃を除去された気流は集塵部の前方に配した電動送風機を通過し、排気口から排気される。本体筐体の前進時及び後退時に下り階段等の段差の手前で急停止すると重心が前後に移動する。この時、本体筐体の重量が駆動輪の前後に配分されるため、本体筐体の落下が防止される。また、集塵部が駆動輪の回転軸の上方に配されるため、集塵によって重量が大きくなっても本体筐体の重量バランスが維持される。
また本発明は、上記構成の掃除ロボットにおいて、前記回転軸が前記本体筐体の中心線上に配されることを特徴としている。この構成によると、本体筐体の重量が中心線に対して前後に配分される。
また本発明は、上記構成の掃除ロボットにおいて、前記駆動輪の前方に配した前記吸込口に設けられる回転ブラシと、前記駆動輪の後方に配した後輪とを備え、前記回転ブラシ、前記駆動輪及び前記後輪が接地して床面上を自走することを特徴としている。この構成によると、回転ブラシの回転によって床面の塵埃が掻き上げられて吸込口に導かれる。本体筐体が前進時に急停止すると本体筐体の重心が前方に移動し、回転ブラシが変形して本体筐体が前傾する。この時、本体筐体は前後に重量が配分されるため元の姿勢に復帰する。
また本発明は、上記構成の掃除ロボットにおいて、各部を制御する制御基板を備え、前記制御基板を前記集塵部に対して前記バッテリーと同じ側に配置したことを特徴としている。この構成によると、駆動輪に対して一方に重量の大きい電動送風機が配され、他方にバッテリー及び制御基板が配される。
また本発明は、上記構成の掃除ロボットにおいて、前記吸込口と前記集塵部との間及び前記集塵部と前記排気口との間を連通させる気流路を備え、前記気流路を前記集塵部に対して一方に配置したことを特徴としている。
この構成によると、本体筐体は集塵部よりも例えば後方に配した制御基板の制御により、床面上を自走して掃除が行われる。電動送風機の駆動によって集塵部よりも前方に開口する吸込口から気流が気流路に吸い込まれ、集塵部を介して本体筐体の前部に開口する排気口から排気される。
本発明によると、駆動輪の回転軸の上方に配した集塵部に対して一方に電動送風機を配置し、他方にバッテリーを配置したので、本体筐体の重量が駆動輪の前後にバランスして配分される。これにより、進退する本体筐体が段差の手前で急停止して重心が前後に移動した際に、姿勢を保持して本体筐体の落下を防止することができる。また、集塵部の重量が集塵によって大きくなっても本体筐体の重量バランスが維持され、本体筐体の落下をより確実に防止することができる。
本発明の実施形態の掃除ロボットを示す斜視図 本発明の実施形態の掃除ロボットを示す側面断面図 本発明の実施形態の掃除ロボットを示す底面図 本発明の実施形態の掃除ロボットの集塵部を取り外した状態を示す側面断面図 本発明の実施形態の掃除ロボットのモータユニットを示す斜視図 本発明の実施形態の掃除ロボットのモータユニットを示す正面図 本発明の実施形態の掃除ロボットのモータユニットを示す上面図 本発明の実施形態の掃除ロボットのモータユニットを示す側面図
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図1は一実施形態の掃除ロボットを示す斜視図である。掃除ロボット1はバッテリー14により駆動輪29(いずれも図2参照)を駆動して自走する平面視円形の本体筐体2を有している。本体筐体2の上面には集塵部30(図2参照)を出し入れする際に開閉する蓋部3が設けられる。
図2、図3は掃除ロボット1の側面断面図及び底面図を示している。本体筐体2には底面から突出して水平な回転軸29aで回転する一対の駆動輪29が配される。駆動輪29の回転軸29aは本体筐体2の中心線C上に配置される。駆動輪29の両輪が同一方向に回転すると本体筐体2が進退し、逆方向に回転すると本体筐体2が中心線Cの回りに回転する。
掃除を行う際に移動方向の前方となる本体筐体2の前部には吸込口6が下面に設けられる。吸込口6は本体筐体2の底面に凹設した凹部8の開放面によって床面Fに面して形成される。凹部8内には水平な回転軸で回転する回転ブラシ9が配され、凹部8の両側方には垂直な回転軸で回転するサイドブラシ10が配される。
凹部8の前方にはローラー形状の前輪27が設けられる。本体筐体2の後端には自在車輪から成る後輪26が設けられる。後述するように、本体筐体2は中心に配した駆動輪29に対して前後方向に重量が配分され、前輪27が床面Fから離れて回転ブラシ9、駆動輪29及び後輪26が床面Fに接地して掃除が行われる。このため、進路前方の塵埃を前輪27により遮ることなく吸込口6に導くことができる。前輪27は進路上に現れた段差に接地し、本体筐体2が段差を容易に乗り越えられるようになっている。
前輪27の前方には床面Fを検知する床面検知センサ18が設けられる。両駆動輪29の前方には同様の床面検知センサ19が設けられる。下り階段等の段差が進路上に現れると床面検知センサ18の検知によって駆動輪29が停止される。また、床面検知センサ18が誤作動した際に床面検知センサ19の検知によって駆動輪29が停止される。
本体筐体2の周面の後端にはバッテリー14の充電を行う充電端子4が設けられる。本体筐体2は自走して室内に設置される充電台40に帰還し、充電台40に設けた端子部41に充電端子4が接してバッテリー14を充電する。商用電源に接続される充電台40は通常、室内の側壁Sに沿って設置される。
本体筐体2内には塵埃を集塵する集塵部30が配される。集塵部30は駆動輪29の回転軸29a上に配され、本体筐体2に設けた集塵室39内に収納される。集塵室39は四方の周面及び底面が覆われた隔離室から成り、本体筐体2内を仕切るように左右方向に延びて形成される。集塵室39の各壁面は長手方向に延びた前壁を除いてそれぞれ閉塞されている。集塵室39の前壁には凹部8に連通する第1吸気路11及び凹部8の上方に配して後述するモータユニット20に連通する第2吸気路12が導出される。
集塵部30は図4に示すように本体筐体2の蓋部3を開いて出し入れすることができる。集塵部30は有底筒状の集塵容器31の上面にフィルタ33を有する上部カバー32が取り付けられる。上部カバー32は可動の係止部32aにより集塵容器31に係止され、係止部32aの操作によって集塵容器31の上面を開閉する。これにより、集塵容器31に堆積した塵埃を廃棄することができる。
集塵容器31の周面には先端に流入口34aを開口して第1吸気路11に連通する流入路34が導出される。集塵容器31内には流入路34に連続して屈曲により下方に気流を導く流入部34bが設けられる。上部カバー32の周面には先端に流出口35aを開口して第2吸気路12に連通する流出路35が導出される。
流入口34a及び流出口35aの周囲には集塵室39の前壁に密接するパッキン(不図示)が設けられる。これにより、集塵部30を収納した集塵室39内が密閉される。流入口34aの開口面、流出口35aの開口面及び集塵室39の前壁は傾斜面に形成され、集塵部30の出し入れ時の摺動によるパッキンの劣化を防止することができる。
本体筐体2内の集塵室39の後方の上部には制御基板15が配される。制御基板15は掃除ロボット1の各部を制御する制御回路が設けられる。集塵室39の後方の下部には着脱自在のバッテリー14が配される。バッテリー14は充電端子4を介して充電台40から充電され、制御基板15、駆動輪29、回転ブラシ9、サイドブラシ10及び電動送風機22等の各部に電力を供給する。
本体筐体2の前部にはモータユニット20が配置される。図5、図6、図7、図8はモータユニット20の斜視図、上面図、正面図及び側面図をそれぞれ示している。モータユニット20は樹脂成形品のハウジング21とハウジング21内に収納される電動送風機22とを備えている。電動送風機22はモータケース22aで覆われたターボファンにより形成される。
電動送風機22のモータケース22aには軸方向の一端に吸気口(不図示)が開口し、周面の2箇所に排気口(不図示)が開口する。ハウジング21の前面にはモータケース22aの吸気口に対向して開口部23が設けられる。ハウジング21の電動送風機22の両側方にはモータケース22aの各排気口にそれぞれ連通する第1排気路24a及び第2排気路24bが設けられる。第1、第2排気路24a、24bは本体筐体2の上面に設けた排気口7(図2参照)に連通する。
このため、第1、第2排気路24a、24b及び第2吸気路12(図2参照)は集塵部30と排気口7とを連通させる気流路を構成する。また、第1吸気路11(図2参照)は吸込口6と集塵部30とを連通させる気流路を構成する。
これにより、電動送風機22を含む気流路が集塵室39の前方に集約して本体筐体2の前部に配置され、気流路を短縮することができる。また、制御基板15及びバッテリー14が集塵室39の後方に集約して本体筐体2の後部に配置され、配線等を削減することができる。従って、本体筐体2の小型化を図ることができる。また、気流の流路が制御基板15から離れるため、気流が漏れた際に制御基板15への塵埃の付着を低減して制御回路の故障を低減することができる。
また、重量の大きい電動送風機22及びバッテリー14を駆動輪29の回転軸29aの前後に分散して配置するので、本体筐体2の中心線Cを通る回転軸29aに対して前後方向にバランスして重量が配分される。この時、電動送風機22の重量が大きいため、制御基板15及びバッテリー14を駆動輪29の回転軸29aの後方に配置することによってより良好な重量バランスにすることができる。
第1排気路24aには一対の電極28aを有したイオン発生装置28が配される。電極28aには交流波形またはインパルス波形から成る電圧が印加され、電極28aのコロナ放電により生成されたイオンが第1排気路24aに放出される。
一方の電極28aには正電圧が印加され、コロナ放電による水素イオンが空気中の水分と結合して主としてH(HO)mから成るプラスイオンを発生する。他方の電極28aには負電圧が印加され、コロナ放電による酸素イオンが空気中の水分と結合して主としてO (HO)nから成るマイナスイオンを発生する。ここで、m、nは任意の自然数である。H(HO)m及びO (HO)nは空気中の浮遊菌や臭い成分の表面で凝集してこれらを取り囲む。
そして、式(1)〜(3)に示すように、衝突により活性種である[・OH](水酸基ラジカル)やH(過酸化水素)を微生物等の表面上で凝集生成して浮遊菌や臭い成分を破壊する。ここで、m’、n’は任意の自然数である。従って、プラスイオン及びマイナスイオンを発生して排気口7(図2参照)から送出することにより室内の除菌及び脱臭を行うことができる。
(HO)m+O (HO)n→・OH+1/2O+(m+n)HO ・・・(1)
(HO)m+H(HO)m’+O (HO)n+O (HO)n’
→ 2・OH+O+(m+m'+n+n')HO ・・・(2)
(HO)m+H(HO)m’+O (HO)n+O (HO)n’
→ H+O+(m+m'+n+n')HO ・・・(3)
また、第1排気路24aの下部には前面を開口した戻り口25が設けられる。戻り口25はハウジング21の前面に突出する突出部25aにより上方を覆われ、開口面を凹部8(図2参照)の壁面に沿った曲面に形成される。これにより、戻り口25は凹部8の壁面に設けた孔部(不図示)を介して凹部8内に臨み、第1排気路24aを流通するイオンを含む気流の一部が吸気側に導かれる。
上記構成の掃除ロボット1において、掃除運転が指示されると、電動送風機22、イオン発生装置28、駆動輪29、回転ブラシ9及びサイドブラシ10が駆動される。これにより、本体筐体2は回転ブラシ9、駆動輪29及び後輪26が床面Fに接地して所定の掃除領域を自走し、吸込口6から床面Fの塵埃を含む気流が吸い込まれる。この時、回転ブラシ9の回転によって床面F上の塵埃が掻き上げられて凹部8内に導かれる。また、サイドブラシ10の回転によって吸込口6の側方の塵埃が吸込口6に導かれる。
吸込口6から吸い込まれた気流は矢印A1に示すように第1吸気路11を後方に流通し、流入口34aを介して集塵部30に流入する。集塵部30に流入した気流はフィルタ33により塵埃を捕集され、流出口35aを介して集塵部30から流出する。これにより、集塵容器31内に塵埃が集塵して堆積する。集塵部30から流出した気流は矢印A2に示すように第2吸気路12を前方に流通し、開口部23を介してモータユニット20の電動送風機22に流入する。
電動送風機22を通過した気流は第1排気路24a及び第2排気路24bを流通し、第1排気路24aを流通する気流にはイオンが含まれる。そして、本体筐体2の上面に設けた排気口7から矢印A3に示すように上方後方に向けて斜め方向にイオンを含む気流が排気される。これにより、室内の掃除が行われるとともに、自走する本体筐体2の排気に含まれるイオンが室内に行き渡って室内の除菌や脱臭が行われる。この時、排気口7から上方に向けて排気するので、床面Fの塵埃の巻き上げを防止して室内の清浄度を向上することができる。
第1排気路24aを流通する気流の一部は矢印A4に示すように戻り口25を介して凹部8に導かれる。このため、吸込口6から第1吸気路11に導かれる気流内にイオンが含まれる。これにより、集塵部30の集塵容器31やフィルタ33の除菌及び脱臭を行うことができる。
また、本体筐体2が掃除領域の周縁に到達した場合や進路上の障害物に衝突すると、駆動輪29が停止される。そして、駆動輪29の両輪を互いに逆方向に回転し、本体筐体2が中心線Cを中心に回転して向きを変える。これにより、掃除領域全体に本体筐体2を自走させるとともに障害物を避けて自走させることができる。尚、駆動輪29の両輪を前進時に対して反転して本体筐体2を後退させてもよい。
本体筐体2の前進時及び後退時に下り階段等の段差の手前で急停止すると重心が前後に移動する。この時、本体筐体2の重量が駆動輪29の前後にバランスして配分されるため、本体筐体2の落下が防止される。また、集塵部30が駆動輪29の回転軸29aの上方に配されるため、集塵によって重量が大きくなっても本体筐体2の重量バランスが維持される。
掃除が終了すると、本体筐体2は自走して充電台40に帰還する。これにより、充電端子4が端子部41に接してバッテリー14が充電される。
また、設定によって本体筐体2の帰還状態でバッテリー14の充電中や充電終了後に電動送風機22及びイオン発生装置28を駆動することができる。これにより、排気口7から上方後方にイオンを含む気流が送出される。充電端子4が本体筐体2の後端に設けられるため、イオンを含む気流は充電台40の方向に流通して側壁Sに沿って上昇する。該気流は室内の天井壁及び対向する側壁に沿って流通する。従って、イオンが室内全体に行き渡り、除菌効果や脱臭効果を向上させることができる。
本実施形態によると、駆動輪29の回転軸29aの上方に配した集塵部30に対して一方に電動送風機22を配置し、他方にバッテリー14を配置したので、本体筐体2の重量が駆動輪29の前後にバランスして配分される。これにより、進退する本体筐体2が段差の手前で急停止して重心が前後に移動した際に、姿勢を保持して本体筐体2の落下を防止することができる。また、集塵部30の重量が集塵によって大きくなっても本体筐体2の重量バランスが維持され、段差での本体筐体2の落下をより確実に防止することができる。
また、駆動輪29の回転軸29aを本体筐体2の中心線C上からずれて配置してもよいが、本実施形態のように回転軸29aを中心線C上に配置するとより望ましい。これにより、本体筐体2の重量が中心に対して前後にバランスして配分され、段差での本体筐体2の落下をより確実に防止することができる。
また、駆動輪29の前方の吸込口6に設けた回転ブラシ9と、駆動輪29の後方に配した後輪26と、駆動輪29とが接地して床面F上を自走するので、進路前方の塵埃を遮らずに吸込口6に導くことができる。また、本体筐体2が前進して急停止すると本体筐体2の重心が前方に移動し、回転ブラシ9が変形して本体筐体2が前傾する。この時、本体筐体2は前後に重量が配分されるため元の姿勢に復帰する。従って、吸込口6の前方で接地しないため急停止時に容易に前傾する本体筐体2においても、段差での落下を防止することができる。
また、制御基板15を集塵部30に対してバッテリー14と同じ側に配置したので、重量の大きい電動送風機22を前方に配置して制御基板15及びバッテリー14を後方に配置し、駆動輪29に対して前後により良好な重量バランスにすることができる。従って、段差での本体筐体2の落下をより確実に防止することができる。
また、集塵部30に対して前方に気流路(第1、第2吸気路11、12、第1、第2排気路24a、24b)を配置して後方に制御基板15を配置している。このため、気流路及び制御基板15が集約して配置される。これにより、気流路を短縮するとともに、配線等を削減して本体筐体2の小型化を図ることができる。また、気流路が制御基板15から離れるため、気流が漏れた際に制御基板15への塵埃の付着を低減して制御回路の故障を低減することができる。
本実施形態において、集塵部30の前方に電動送風機22を配置して後方にバッテリー14や制御基板15を配置しているが、集塵部30に対して一方に電動送風機22を配置して他方にバッテリー14や制御基板15を配置すればよい。
本発明によると、床面上を自走する掃除ロボットに利用することができる。
1 掃除ロボット
2 本体筐体
3 蓋部
4 充電端子
6 吸込口
7 排気口
8 凹部
9 回転ブラシ
10 サイドブラシ
11 第1吸気路
12 第2吸気路
14 バッテリー
15 制御基板
18、19 床面検知センサ
20 モータユニット
21 ハウジング
22 電動送風機
23 開口部
24a 第1排気路
24b 第2排気路
25 戻り口
28 イオン発生装置
29 駆動輪
30 集塵部
31 集塵容器
32 上部カバー
33 フィルタ
34 流入路
35 流出路
40 充電台
41 端子部

Claims (5)

  1. 吸込口及び排気口を開口する本体筐体と、水平な回転軸を有して前記本体筐体を自走させる一対の駆動輪と、前記本体筐体内に配される電動送風機と、前記回転軸上に配置されるとともに前記電動送風機の駆動によって前記吸込口から吸い込まれた気流の塵埃を集塵する集塵部と、各部に電力を供給するバッテリーとを備え、前記集塵部に対して一方に前記電動送風機を配置するとともに他方に前記バッテリーを配置したことを特徴とする掃除ロボット。
  2. 前記回転軸が前記本体筐体の中心線上に配されることを特徴とする請求項1に記載の掃除ロボット。
  3. 前記駆動輪の前方に配した前記吸込口に設けられる回転ブラシと、前記駆動輪の後方に配した後輪とを備え、前記回転ブラシ、前記駆動輪及び前記後輪が接地して床面上を自走することを特徴とする請求項2に記載の掃除ロボット。
  4. 各部を制御する制御基板を備え、前記制御基板を前記集塵部に対して前記バッテリーと同じ側に配置したことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の掃除ロボット。
  5. 前記吸込口と前記集塵部との間及び前記集塵部と前記排気口との間を連通させる気流路を備え、前記気流路を前記集塵部に対して一方に配置したことを特徴とする請求項4に記載の掃除ロボット。
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