JP2015112204A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】ダストボックスを検知する検知センサがダストボックスから機械的に衝撃をうけないようにすること。
【解決手段】塵埃を吸引する吸引部と、吸引された塵埃を貯留するダストボックスと、ダストボックスを着脱可能に収容する収容室と、ダストボックスの収容室からの着脱を検知する検知センサと、前記検知部の出力をうけて吸引部を制御する制御部とを備え、前記検知センサが光学センサからなる電気掃除機。
【選択図】図６

Description

この発明は電気掃除機に関し、特にダストボックスを着脱できる電気掃除機に関する。

この発明の背景技術としては、電動送風機により塵埃を吸込み、吸込んだ塵埃を出し入れ自在なダストボックスに集塵すると共に、ダストボックスの有無を検知する検知センサとして、ダストボックスの挿入時にダストボックスが機械的に接触してオンになるマイクロスイッチを設け、ダストボックスを引出した時にマイクロスイッチをオフにし、電動送風機を停止するようにした電気掃除機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３６０４８０号公報

しかしながら、ダストボックスの有無を検知する検知センサとしてダストボックスの機械的な接触によりオン・オフするマイクロスイッチを使用する従来の電気掃除機では、検知センサがダストボックスから受ける機械的な衝撃により損傷し易く長期間の使用に耐えないという問題点があった。

この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、検知センサがダストボックスによる機械的な衝撃をうけることなくダストボックスの有無を検知することができる電気掃除機を提供するものである。

この発明は、塵埃を吸引する吸引部と、吸引された塵埃を貯留するダストボックスと、ダストボックスを着脱可能に収容する収容室と、ダストボックスの収容室からの着脱を検知する検知センサと、前記検知部の出力をうけて吸引部を制御する制御部とを備え、前記検知センサが光学センサからなる電気掃除機を提供するものである。

この発明によれば、ダストボックスの収容室からの着脱を検知する検知センサが光学センサから構成されるので、検知センサに機械的な衝撃を受けることなくダストボックスの有無を検知でき、検出センサの長寿命化を図ることができる。

この発明の第１〜３実施形態に係る自走式掃除機の上面側の斜視図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面図である。 図１に示す自走式掃除機の底面側の斜視図である。 集塵装置を取り出した状態を示す図２対応図である。 図１に示す自走式掃除機の制御系を示すブロック図である。 図２のＸ部拡大図である。 図１に示す電気掃除機のダストボックスの斜視図である。 この発明の第４実施形態の図６対応図である。 図８に示す第４実施形態の動作説明図である。 図８に示す第４実施形態の要部構成説明図である。

この発明の電気掃除機は、塵埃を吸引する吸引部と、吸引された塵埃を貯留するダストボックスと、ダストボックスを着脱可能に収容する収容室と、ダストボックスの収容室からの着脱を検知する検知センサと、前記検知部の出力をうけて吸引部を制御する制御部とを備え、前記検知センサが光学センサからなることを特徴とする。

前記光学センサがダストボックスに光を照射する発光素子と、ダストボックスからの反射光を受光してもよい。

光学センサが仕切り壁を隔てて収容室外に設けられ、前記仕切り壁は前記発光素子と受光素子がダストボックスに対して光を授受する窓を備えてもよい。

前記仕切り壁は窓を塞ぐ透光性の防塵板を備えてもよい。

前記ダストボックスは、収容室への着脱時に前記防塵板を清掃するクリーニング部材を備えてもよい。

前記光学センサが、光を照射する発光素子と、前記発光素子に対向して設けられ前記発光素子から直接受光する受光素子と、ダストボックスの装着時に発光素子と受光素子間の光路を遮断する遮光部材とを備えてもよい。

前記遮光部材は揺動可能に支持された遮光板と、ダストボックスの収容室からの離脱時に前記光路を開放するように遮光板を移動させる付勢部材とを備え、ダストボックスは収容室への装着時に前記勢部材に抗して前記遮光板に前記光路を遮断させてもよい。

以下、図面に示す自走式掃除機の第１および第２実施形態を用いてこの発明の電気掃除機を説明する。これによってこの発明は限定されず、ユーザーが手動で移動させて用いるコードレス方式の電気掃除機なども含むものである。

第１実施形態
（１）自走式掃除機の構成
図１はこの発明の第１実施形態に係る自走式掃除機の上面斜視図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図３は図１に示される自走式掃除機の底面斜視図、図４は集塵装置が取り出された状態を示す図２対応図、図５は図１に示される自走式掃除機の制御系を示すブロック図である。

図１〜図３に示されるように、実施形態に係る自走式掃除機１は、設置された場所の床面（被清掃面）Ｆ（図２）を自走しながら、床面Ｆ上の塵埃を含む空気を吸い込み、塵埃を除去した空気を排気することにより床面上を掃除するように構成されている。

自走式掃除機１は、円盤状の筐体２を備え、この筐体２の内部および外部に、回転ブラシ９、サイドブラシ１０、ダストボックス（以下、集塵装置という）３０、電動送風機２２、一対の駆動輪２９、後輪２６および前輪２７、各種センサ、および制御部等の構成要素が設けられている。
この自走式掃除機１において、前輪２７が配置されている部分が前方部、後輪２６が配置されている部分が後方部、集塵装置３０が配置されている部分が中間部である。

筐体２は、前方部における中間部との境界付近の位置に形成された吸込口６を有する平面視円形の底板２ａと、筐体２に対して集塵装置３０を出し入れする際に開閉する蓋部３を中間部に有している天板２ｂと、底板２ａおよび天板２ｂの外周部に沿って設けられた側板２ｃとを備えている。

また、底板２ａには前輪２７、一対の駆動輪２９および後輪２６の下部を筐体２内から外部へ突出させる複数の孔部が形成され、天板２ｂにおける前方部と中間部との境界には排気口７が形成されている。なお、側板２ｃは、前後に二分割されており、側方前部はバンパーとして機能するように、変位可能に設けられている。

また、図１に示されるように、筐体２の天板２ｂにおける後方部には、電源スイッチ（押釦スイッチ）６２と、ユーザーが操作する起動スイッチや後述する集塵量の満杯チェック用のスイッチやその他各種条件を入力するスイッチを備えた入力部（入力パネル）６３と、集塵量の満杯の警報を表示したり、掃除機の状況を表示する表示部（表示パネル）６４を備えている。

また、図４は集塵装置３０を取り出した状態を示す図２対応図である。同図に示されるように、筐体２は、その内部において、前方部に電動送風機２２を収納する前方収納室Ｒ１を有し、中間部に集塵装置３０を収納する中間収納室Ｒ２を有する。

また、後方部に制御部の制御基板１５、バッテリー１４（蓄電池）、充電端子４等を収納する後方収納室Ｒ３を有し、前方部と中間部との境界付近に吸引路１１および排気路１２を有している。

吸引路１１は吸込口６（図３）と中間収納室Ｒ２とを連通し、排気路１２は中間収納室Ｒ２と前方収納室Ｒ１とを連通している。なお、これらの各収納室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、吸引路１１および排気路１２は、筐体２の内部に設けられてこれらの空間を構成する仕切り壁３９によって仕切られている。

一対の駆動輪２９は、筐体２の中心を通る中心線Ｃ（図２）と直角に交わる一対の回転軸に固定されており、一対の駆動輪２９が同一方向に回転すると筐体２が進退し、各駆動輪２９が逆方向に回転すると筐体２が中心線Ｃの回りに回転する。

一対の駆動輪２９の回転軸は、一対の駆動輪用モータからそれぞれ個別に回転力が得られるように連結されており、各モータは筐体の底板２ａに直接またはサスペンション機構を介して固定されている。

前輪２７はローラからなり、進路上に現れた段差に接地し、筐体２が段差を容易に乗り越えられるよう、駆動輪２９が接地する床面Ｆ（図２）から少し浮き上がるよう筐体２の底板２ａの一部に回転可能に設けられている。
後輪２６は自在車輪からなり、駆動輪２９が接地する床面Ｆと接地するよう筐体２の底板２ａの一部に回転可能に設けられている。

このように、筐体２に対して前後方向中間に一対の駆動輪２９を配置し、前輪２７を床面Ｆから浮かせ、自走式掃除機１の重量を一対の駆動輪２９と後輪２６によって支持できるよう、筐体２に対して前後方向の重量が配分されている。これにより、進路前方の塵埃を前輪２７によって遮ることなく吸込口６に導くことができる。

図３の吸込口６は、床面Ｆに対面するよう筐体２の底面（底板２ａ）に形成された凹部８の開放面であり、この凹部８に吸口体としてのボトムプレート６０（図３参照）が嵌め入れられることにより吸込口６が形成される。この凹部８内には、筐体２の底面と平行な軸心の廻りに回転する回転ブラシ９が設けられ、凹部８の左右両側には底板２ａに垂直な回転軸心の廻りに回転するサイドブラシ１０が設けられている。

回転ブラシ９は、回転軸であるローラの外周面に螺旋状にブラシを植設することにより形成されている。サイドブラシ１０は、回転軸の下端にブラシ束を放射状に設けることにより形成されている。

なお、回転ブラシ９の回転軸および一対のサイドブラシ１０の回転軸は、筐体２の底板２ａの一部に枢着されると共に、その付近に設けられた図示しないブラシ駆動モータ、および該ブラシ駆動モータの回転をプーリおよびベルト等を含む動力伝達機構を介して連結されている。
また、図３に示すように吸込口６の後方の縁には吸込口６で吸い込まれなかった塵埃を捕捉し塵埃の散乱を防止するためのブレード状の捕捉部材としての起毛ブラシ６５が設けられている。

図３に示されるように、筐体２の底面と前輪２７との間には床面を検知する床面検知センサ１３が配置され、左右の駆動輪２９の側部前方には同様の床面検知センサ１９が配置されている。床面検知センサ１３によって下り階段を検知すると、その検知信号が後述の制御部に送信され、制御部は両駆動輪２９が停止するよう制御する。

また、床面検知センサ１３が故障した場合、床面検知センサ１９が下り階段を検知して両駆動輪２９を停止することができるため、自走式掃除機１の下り階段への落下が防止されている。

また、床面検知センサ１９が、下り階段を検知すると、その検知信号が制御部に送信され、制御部は駆動輪２９が下り階段を回避して走行するように制御してもよい。

制御基板１５（図２，図４）には、後述する制御系（図５）を構成する制御回路、つまり、自走式掃除機１を制御するマイクロコンピュータや、駆動輪２９、回転ブラシ９、サイドブラシ１０、電動送風機２２等の各要素を駆動するモータドライバ回路などの制御回路が設けられている。

筐体２の側板２ｃの後端には、バッテリー１４の充電を行う充電端子４が設けられている。室内を自走しながら掃除する自走式掃除機１は、室内に設置されている充電台４０（図２）に帰還する。これにより、充電台４０に設けられた端子部４１に充電端子４が接触し、バッテリー１４の充電が行われる。商用電源（コンセント）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。

集塵装置３０は、通常、筐体２内における両駆動輪２９の回転軸の軸心よりも上方の中間収納室Ｒ２内に収納されており、集塵装置３０内に捕集された塵埃を廃棄する際は、図４に示されるように、筐体２の蓋部３を開いて集塵装置３０を出し入れすることができる。

集塵装置３０は、開口部を有する本体３１と、本体３１の開口部を覆うフィルタ部３３と、フィルタ部３３と本体３１の開口部とを覆うカバー部３２とを備えている。カバー部３２およびフィルタ部３３は、本体３１の前側の開口端縁に回動可能に軸支されている。

本体３１の側壁前部には、集塵装置３０が筐体２の中間収納室Ｒ２内に収納された状態において、筐体２の吸引路１１と連通する流入路３４と、筐体２の排気路１２と連通する排出路３５とが設けられている。

（２）集塵装置（ダストボックス）の検知センサ
図６は図２のＸ部拡大図、図７は集塵装置３０の斜視図である。これらの図に示すように、後方収納室Ｒ３内に設けられた制御基板１５には、集塵装置３０の中間収納室Ｒ２への着脱（有無）を検知するための光学センサ７７として反射型フォトセンサを構成する発光素子７０と受光素子７１とが搭載されている。

一方、集塵装置３０は、発光素子７０の照射光を受光素子７１へ反射光として反射するための反射板７２を備える。中間収納室Ｒ２と後方収納室Ｒ３の間の仕切り壁３９は、その照射光と反射光を通過させる窓７３を備える。
また、窓７３は中間収納室Ｒ２側が透光性の防塵板７５により塞がれている。ここで、反射板７２には樹脂製又は金属製のミラーなどが用いられ、防塵板７５には透明樹脂板などが用いられる。

そして、中間収納室Ｒ２内に集塵装置３０が装着されたときには、発光素子７０の照射光は窓７３と防塵板７５を介して反射板７２に到達し、反射板７２で反射して防塵板７５と窓７３を介して受光素子７１に受光される。中間収納室Ｒ２から集塵装置３０が除去されている場合には、発光素子７０の照射光は受光素子７１に受光されない。
従って、集塵装置３０の有無が光学センサ７７により検知され、集塵装置３０が除去されているときには、電動送風機２２は駆動しないようになっている。

このように、ダストボックスの収容室からの着脱を検知する検知センサが光学センサから構成されるので、検知センサに機械的な衝撃を受けることなくダストボックスの有無を検知できるため、ダストボックスの出し入れに伴う制御基板１５への負荷をなくすることができ、検出センサの長寿命化を図ることができる。
また、ダストボックスのある中間収納室Ｒ２と制御基板１５が設置されている後方収納室Ｒ３が空間的につながっていないので、埃が光学センサに付着することによる誤動作を防止することができる。

（３）制御系と動作
自走式掃除機１全体の駆動制御を行う制御系は、図５に示すように、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３からなるマイクロコンピュータを備える制御部５４、２つの駆動輪２９をそれぞれ駆動するための駆動輪用モータ５５，５６を制御するモータドライバ回路５７、回転ブラシ９およびサイドブラシ１０を駆動するブラシ駆動モータ５８を制御するモータドライバ回路５９、電動送風機２２に組込まれた直流モータ６９とバッテリー１４との接続をＯＮ・ＯＦＦするスイッチング素子６８、直流モータ６９に流れる電流、つまり電機子電流Ｉａを検出するシャント抵抗器６１、電源スイッチ６２、各種センサ６７を駆動制御するセンサ制御ユニット６６、入力部６３および表示部６４を備える。各種センサ６７は、床面検知センサ１３，１９や、集塵装置３０の有無を検知する光学センサ７７などを含む。
なお、直流モータ６９には、永久磁石励磁直流モータが用いられる。

電源スイッチ６２がＯＮになると、バッテリー１４の出力電力は、モータドライバ回路５７およびモータドライバ回路５９へそれぞれ供給されると共に、制御部５４、入力部６３、表示部６４、センサ制御ユニット６６へもそれぞれ供給される。

そして、制御部５４のＣＰＵ５１は中央演算処理装置であり、入力部６３とシャント抵抗器６１と各種センサ６７から受けた信号を、ＲＯＭ５２に予め記憶されたプログラムに基づいて演算処理し、モータドライバ回路５７，５９、スイッチング素子６８、表示部６４などへ出力するようになっている。

なお、ＲＡＭ５３は、入力部６３からユーザーにより入力される各種指令および自走式掃除機１の各種動作条件や各種センサ６７およびシャント抵抗器６１の出力などを一時的に記憶するようになっている。

また、ＲＡＭ５３は、自走式掃除機１の走行マップを記憶することができる。走行マップは、自走式掃除機１の走行経路や走行速度などといった走行に係る情報であり、予めユーザーによってＲＡＭ５３に記憶させるか、あるいは自走式掃除機１自体が掃除運転中に自動的に記録することができる。

このように構成された自走式掃除機１において、ユーザから入力部６３を介して掃除運転が指令されると、最初に集塵装置３０の有無が確認され、集塵装置３０が装着されていると、電動送風機２２、駆動輪２９、回転ブラシ９およびサイドブラシ１０が駆動する。

これにより、回転ブラシ９、サイドブラシ１０、駆動輪２９および後輪２６が床面Ｆに接地した状態で、筐体２は所定の範囲を自走しながら吸込口６から床面Ｆの塵埃を含む空気を吸い込む。このとき、回転ブラシ９の回転によって床面Ｆ上の塵埃は掻き上げられて吸込口６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から筐体２内に吸い込まれた塵埃を含む空気は、図２の矢印Ａ１に示されるように、筐体２の吸引路１１を通り、集塵装置３０の流入路３４を通って集塵装置の本体３１内に流入する。本体３１内に流入した気流は、フィルタ部３３を通過してフィルタ部３３とカバー部３２との間の空間に流入し、排出路３５を通って排気路１２へ排出される。この際、本体３１内の気流に含まれる塵埃はフィルタ部３３によって捕獲されるため、本体３１内に塵埃が堆積する。

集塵装置３０から排気路１２へ流入した気流は、図２の矢印Ａ２に示されるように前方収納室Ｒ１へ流入し、図示しない第１排気路および第２排気路を流通する。そして、筐体２の上面に設けた排気口７から、図２の矢印Ａ３に示されるように、後方の斜め上方にフィルタ部３３にて除塵された綺麗な空気として放出される。

これにより、床面Ｆ上の掃除が行われる。このとき、排気口７から後方の斜め上方に向けて排気するので、床面Ｆの塵埃の巻き上げが防止され、室内の清浄度を向上することができる。

また、自走式掃除機１は、前述のように、左右の駆動輪２９が同一方向に正回転して前進し、同一方向に逆回転して後退し、互いに逆方向に回転することにより中心線Ｃを中心に旋回する。

例えば、自走式掃除機１は、掃除領域の周縁に到達した場合および進路上の障害物に衝突した場合、駆動輪２９が停止し、左右の駆動輪２９を互いに逆方向に回転して向きを変える。これにより、自走式掃除機１は、設置場所全体あるいは所望範囲全体に障害物を避けながら自走することができる。

また、自走式掃除機１は、左右の駆動輪２９と後輪２６の３点で接地しており、前進時に急停止しても後輪２６が床面Ｆから浮き上がらないようなバランスで重量配分されている。そのため、自走式掃除機１が前進中に下り階段の手前で急停止し、それによって自走式掃除機１が前のめりに傾いて下り階段へ落下するということが防止されている。なお、駆動輪２９は、急停止してもスリップしないよう、溝を有するゴムタイヤをホイールに嵌め込んで形成されている。

また、集塵装置３０が駆動輪２９の回転軸の上方に配置されているため、集塵によって重量が増加しても自走式掃除機１の重量バランスが維持される。
自走式掃除機１は、掃除が終了すると充電台４０（図２）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。

第２実施形態
また、図６と図７に示すように集塵装置３０は反射板７２の下方に防塵板７５の表面を清掃するためのクリーニング部材７６を備えることができる。

クリーニング部材７６は、フェルトや起毛布又はマイクロファイバークロスのような材料からなり、集塵装置３０の中間収納室への着脱時に、防塵板７５の表面に接触して防塵板７５に付着した塵を拭き取るようになっている。
また、クリーニング部材７６は、集塵装置３０が中間収納室Ｒ２に収納されたとき、集塵装置３０と中間収納室Ｒ２の仕切り壁３９の間に挟まることにより、集塵装置３０の振動による位置ずれを抑制することができる。

第３実施形態
また、図６に示すように中間収納室Ｒ２の仕切り壁３９の上部にスポンジゴムのような弾性材料からなるクリーニング部材７６ａを備え、集塵装置３０の着脱時にクリーニング部材７６ａが反射板７２の表面に接触して反射板７２に付着した塵を拭き取るようにしてもよい。

第４実施形態
図８は、第２実施形態の光学センサ７７ａを示す図６対応図である。図９は、図８に示す光学センサ７７ａの動作を示す説明図、図１０は、光学センサ７７ａ周辺の構成説明図である。その他の構成および動作は、第１実施形態と同等であるので、説明を省略する。

これらの図に示すように、光学センサ７７ａは、光学センサ７７と同様に後方収納室Ｒ３内の制御基板１５に搭載され、互いに対向して透過型フォトセンサ、つまり、フォトインタラプタを構成する発光素子７０ａと受光素子７１ａ（図１０）を備えている。

また、後方収納室Ｒ３の天井部には支持部７９（図１０）が設けられ、発光素子７０ａから受光素子７１ａに向う光を遮光するための揺動式の遮光板７８が支軸８０を介して支持部７９に揺動可能に支持されている。

そして、支軸８０から遮光板７８へ渡るように設けられたつる巻きバネ８１（図１０）により、遮光板７８は図８において支軸８０を中心に時計方向に回動するように付勢されている。

中間収納室Ｒ２と後方収納室Ｒ３の間の仕切り壁３９に窓７３ａが設けられており、図９に示すように、中間収納室Ｒ２から集塵装置３０が除去される場合には、遮光板７８は時計方向に回動し、光学センサ７７ａから離れてその一部が窓７３ａから中間収納室Ｒ２内に露出する。この時、遮光板７８は発光素子７０ａと受光素子７１ａから離れるので、発光素子７０ａから発光した光は受光素子７１ａに受光される。

一方、図８に示すように、中間収納室Ｒ２内に集塵装置３０が装着されたときには、遮光板７８は集塵装置３０によって反時計方向に押し戻される。この時、遮光板７８は光学センサ７７ａの発光素子７０ａと受光素子７１ａの間に介在し、発光素子７７ａから受光素子７１ａへの光が遮断される。このようにして、集塵装置３０の有無が光学センサ７７ａにより検知される。

１ 自走式掃除機
２ 筐体
２ａ 底板
２ｂ 天板
２ｃ 側板
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 吸引路
１２ 排気路
１３ 床面検知センサ
１４ バッテリー（蓄電池）
１５ 制御基板
１９ 床面検知センサ
２２ 電動送風機
２６ 後輪
２７ 前輪
２９ 駆動輪
３０ ダストボックス（集塵装置）
３１ 本体
３２ カバー部
３３ フィルタ部
３４ 流入路
３５ 排出路
３９ 仕切り壁
４０ 充電台
４１ 端子部
５１ ＣＰＵ
５２ ＲＯＭ
５３ ＲＡＭ
５４ 制御部
５５ 駆動輪用モータ
５６ 駆動輪用モータ
５７ モータドライバ回路
５８ ブラシ駆動モータ
５９ モータドライバ回路
６０ ボトムプレート
６１ シャント抵抗器
６２ 電源スイッチ
６３ 入力部（入力パネル）
６４ 表示部（表示パネル）
６５ 起毛ブラシ
６６ センサ制御ユニット
６７ 各種センサ
６８ スイッチング素子
６９ 直流モータ
７０，７０ａ 発光素子
７１，７１ａ 受光素子
７２ 反射板
７３，７３ａ 窓
７５ 防塵板
７６，７６ａ クリーニング部材
７７，７７ａ 光学センサ
７８ 遮光板
７９ 支持部
８０ 支軸
８１ つる巻きバネ
Ｒ１ 前方収納室
Ｒ２ 中間収納室
Ｃ 中心線
Ｆ 床面
Ｓ 側壁
Ｒ３ 後方収納室

Claims (5)

1. 塵埃を吸引する吸引部と、吸引された塵埃を貯留するダストボックスと、ダストボックスを着脱可能に収容する収容室と、ダストボックスの収容室からの着脱を検知する検知センサと、前記検知部の出力をうけて吸引部を制御する制御部とを備え、前記検知センサが光学センサからなる電気掃除機。
2. 前記光学センサがダストボックスに光を照射する発光素子と、ダストボックスからの反射光を受光する受光素子からなる請求項１記載の電気掃除機。
3. 光学センサが仕切り壁を隔てて収容室外に設けられ、前記仕切り壁は前記発光素子と受光素子がダストボックスに対して光を授受する窓を備える請求項２記載の電気掃除機。
4. 前記仕切り壁は窓を塞ぐ透光性の防塵板を備える請求項３記載の電気掃除機。
5. 前記ダストボックスは、収容室への着脱時に前記防塵板を清掃するクリーニング部材を備える請求項４記載の電気掃除機。