JP2017023409A - 自律型電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を抑制して、より長時間、稼働できる自律型電気掃除機を提案する。
【解決手段】自律型電気掃除機１は、被掃除場所の床面に対向する底面に吸込口２を有する本体ケース３と、床面で本体ケース３を移動させる移動部７と、移動部７を駆動させる駆動部８と、本体ケース３に収容されて吸込口２に吸込負圧を生じさせる電動送風機６と、吸込口２に配置されて、床面の塵埃を掃き上げるセンターブラシ１５と、センターブラシ１５を回転駆動させるセンターブラシ用駆動部１６と、駆動部８を制御して本体ケース３を自律移動させるロボット制御部９と、を備えている。ロボット制御部９は、少なくとも電動送風機６を運転して吸込負圧によって吸込口２に塵埃を吸い込む吸引モード運転と、電動送風機６を停止させてセンターブラシ用駆動部１６によりセンターブラシ１５を回転駆動させて床面の塵埃を吸込口２に掃き入れる掃き入れモード運転と、を有している。
【選択図】 図３

Description

本発明に係る実施形態は、自律型電気掃除機に関する。

被掃除場所の床面を自律走行しながら清掃する自律型電気掃除機が知られている。従来の自律型電気掃除機は、床面から塵埃を吸い込むために、負圧を生じさせる電動送風機を備えている。

特開２００４−４９５９３号公報

自律型電気掃除機は、電池、もっぱら二次電池を電源として自律走行する。このため、自律型電気掃除機の稼働時間は、電池容量によって制約される。

そして、自律型電気掃除機の消費電力を占めるのは、もっぱら移動のための電動機の運転と、吸込負圧を生じるための電動送風機の運転である。

本発明は、消費電力を抑制して、より長時間、稼働できる自律型電気掃除機を提案する。

前記の課題を解決するため本発明に係る自律型電気掃除機は、被掃除場所の床面に対向する底面に吸込口を有する本体ケースと、前記床面で前記本体ケースを移動させる移動部と、前記移動部を駆動させる駆動部と、前記本体ケースに収容されて前記吸込口に吸込負圧を生じさせる電動送風機と、前記吸込口に配置されて、前記床面の塵埃を掃き上げる回転清掃体と、前記回転清掃体を回転駆動させる電動機と、前記駆動部を制御して前記本体ケースを自律移動させる制御部と、を備え、前記制御部は、少なくとも前記電動送風機を運転して前記吸込負圧によって前記吸込口に塵埃を吸い込む吸引モード運転と、前記電動送風機を停止させて前記電動機により前記回転清掃体を回転駆動させて前記床面の塵埃を前記吸込口に掃き入れる掃き入れモード運転と、を有している。

本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機の斜視図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機の底面図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機のブロック図。

本発明に係る自律型電気掃除機の実施形態について図１から図３を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機の斜視図である。

図２は、本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機の底面図である。

図１および図２に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、被掃除場所の床面を自律走行して掃除する、いわゆるロボットクリーナである。自律型電気掃除機１は、居室内の床面の全域に渡って自律で移動して塵埃を捕集する。

自律型電気掃除機１は、被掃除場所の床面に対向する底面に吸込口２を有する本体ケース３と、本体ケース３の後部に設けられる塵埃容器５と、本体ケース３内に収容されて塵埃容器５に接続される電動送風機６と、床面で本体ケース３を移動させる移動部７と、移動部７を駆動させる駆動部８と、駆動部８を制御して本体ケース３を自律的に移動させるロボット制御部９と、電源としての二次電池１１と、を備えている。

また、自律型電気掃除機１は、吸込口２に配置されて、床面の塵埃を掃き上げるセンターブラシ１５と、センターブラシ１５を回転駆動させるセンターブラシ用駆動部１６と、を備えている。

さらに、自律型電気掃除機１は、本体ケース３の底面３ａに設けられる左右一対のサイドブラシ１７と、サイドブラシ１７のそれぞれを駆動させる左右一対のサイドブラシ用駆動部１８と、を備えている。

本体ケース３は、例えば合成樹脂製の中空円盤体であり、床面で容易に旋回できる。

吸込口２は、本体ケース３の後半部、かつ幅方向中央部に設けられている。吸込口２は、本体ケース３の幅方向に長く、本体ケース３の幅寸法、つまり直径寸法の３分の２程度の幅寸法を有している。吸込口２は、塵埃容器５を経て電動送風機６に流体的に接続されている。

塵埃容器５は、電動送風機６が発生させる吸込負圧によって吸込口２から吸い込まれる塵埃を蓄積する。空気から塵埃を濾過して捕集するフィルタ、遠心分離(サイクロン分離)や直進分離などの慣性分離によって塵埃を蓄積する分離装置などが塵埃容器５に適用される。

また、塵埃容器５は、電動送風機６が停止し、つまり吸込負圧が作用していない状態であっても、センターブラシ１５の回転駆動によって吸込口２に掃き込まれる塵埃を蓄積する。この場合、当然ながら空気と塵埃とを積極的に分離する必要は無く、センターブラシ１５の回転駆動によって掃き上げられる塵埃自体の慣性力や、センターブラシ１５の回転駆動にともなう空気の流れによって、塵埃の一部が集塵容器２１に到達して捕捉される。

移動部７は、本体ケース３の底面３ａに配置される左右一対の駆動輪２２と、本体ケース３の底面３ａに配置される旋回輪２３と、を備えている。

一対の駆動輪２２は、本体ケース３の底面３ａから突出し、自律型電気掃除機１を床面に置いた状態で床面に接地して本体ケース３を支える。また、一対の駆動輪２２は、本体ケース３の前後方向において略中央部に配置され、かつ吸込口２の前方を避けて本体ケース３の左右それぞれの側部に寄せて配置されている。一対の駆動輪２２の回動軸は、本体ケース３の幅方向に沿って延びる直線上に配置されている。自律型電気掃除機１は、左右の駆動輪２２を互いに同一方向に回転させることによって前進または後退し、左右の駆動輪２２を互いに反対方向に回転させることによって右回りまたは左回りに旋回する。

旋回輪２３は、旋回自在な従動輪である。本体ケース３の幅方向の略中央部、かつ、前部に配置されている。

駆動部８は、一対の駆動輪２２のそれぞれに接続される一対の電動機である。駆動部８は、左右の駆動輪２２をそれぞれ独立に駆動する。

ロボット制御部９は、電動送風機６、駆動部８、センターブラシ用駆動部１６、およびサイドブラシ用駆動部１８に電気的に接続されている。

二次電池１１は、電動送風機６、センターブラシ用駆動部１６、駆動部８、サイドブラシ用駆動部１８、およびロボット制御部９の電源であり、これらへ供給される電力を蓄えている。二次電池１１は、例えば旋回輪２３と吸込口２との間に配置されている。二次電池１１は、本体ケース３から取り外して個別に充電することもできるし、本体ケース３に設けられる充電端子（図示省略）を経由して充電することもできる。

センターブラシ１５は、吸込口２に設けられている。センターブラシ１５は、本体ケース３の幅方向に延びる回転中心線回りに回転可能な軸状の回転清掃体である。センターブラシ１５は、例えば長尺な軸部（図示省略）と、軸部の径方向に延び、かつ軸部の長手方向へ螺旋状に並ぶ複数条のブラシ２５と、を備えている。センターブラシ１５は、吸込口２から本体ケース３の底面３ａよりも下方へ向かって突出しており、自律型電気掃除機１を床面に置いた状態でブラシ２５を床面に接触させる。

センターブラシ用駆動部１６は、本体ケース３内に収容されている。

一対のサイドブラシ１７は、センターブラシ１５の前進方向に対する左右それぞれの側方に配置されて、センターブラシ１５が届かない壁際の床面の塵埃を掻き集めて吸込口２へ導く補助的な清掃体である。それぞれのサイドブラシ１７は、床面の垂線に対してやや前傾する回転中心を有するブラシ基部２６と、ブラシ基部２６の径方向に向けて放射状に突出する例えば３つの線状清掃体２７と、を備えている。

左右それぞれのブラシ基部２６は、吸込口２および左右の駆動輪２２よりも前方、かつ旋回輪２３よりも後方であって、吸込口２よりも左右それぞれの側方に寄せて配置されている。また、それぞれのブラシ基部２６の回転中心線は、床面の垂線に対してやや前傾している。つまり、線状清掃体２７は、床面に対して前傾した面に沿って旋回する。したがって、ブラシ基部２６よりも前側に旋回してくる線状清掃体２７は先端側ほど床面に押し付けられ、ブラシ基部２６よりも後ろ側に旋回してくる線状清掃体２７は先端側ほど床面から離れることになる。

複数の線状清掃体２７は、ブラシ基部２６から放射状に、例えば３方向へ等間隔に配置されている。なお、サイドブラシ１７は、ブラシ基部２６ごとに４つ以上の線状清掃体２７を備えていてもよい。それぞれの線状清掃体２７は、先端側に清掃部材としての複数のブラシ毛を備えている。さらに、ブラシ毛は、本体ケース３の外周縁よりも外側へ拡がる軌跡を描いて旋回する。

それぞれのサイドブラシ用駆動部１８は、下方に突出してサイドブラシ１７のブラシ基部２６に接続される回転軸を備えている。それぞれのサイドブラシ用駆動部１８は、床面の塵埃を吸込口２へと掻き集めるようにサイドブラシ１７を回転させる。

図３は、本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機のブロック図である。

図３に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、電源としての二次電池１１と、二次電池１１へ直列に接続される電動送風機６と、二次電池１１と電動送風機６との間の電路を開閉するスイッチング素子２８と、スイッチング素子２８によって電動送風機６の運転を制御するロボット制御部９と、を備えている。

また、自律型電気掃除機１は、吸込口２を通過する塵埃の大きさを検知する塵埃検知部３１と、床面の性質を検知する床面検知部３２と、を備えている。

さらに、自律型電気掃除機１は、ロボット制御部９に掃き入れモード運転への移行を支持するモード切替スイッチ３３を備えている。

スイッチング素子２８は、ロボット制御部９の指令に従って電動送風機６の入力を変える。

塵埃検知部３１は、吸込口２から塵埃容器５に至る風路に設けられて、この風路を通過する塵埃の大きさを検知してロボット制御部９へ出力する。塵埃検知部３１は、例えば発光素子（図示省略）と、発光素子が発する光を検知する受光素子（図示省略）とを含んでいる。塵埃検知部３１は、吸込口２から塵埃容器５に至る風路を通過する塵埃が、発光素子が発する光を遮る頻度や時間を受光素子で検知することで、塵埃の大きさを検知する。

床面検知部３２は、本体ケース３の底面３ａに設けられて、底面３ａに対向する床面の性質を検知してロボット制御部９へ出力する。床面検知部３２は、例えば発光素子（図示省略）と、発光素子から発して床面で反射する光を検知する受光素子（図示省略）とを含んでいる。床面検知部３２は、床面の反射光の強さや、時間的変化を受光素子で検知することで、床面の性質を検知する。例えば、反射光が一様に強い場合にはフローリング、反射光が弱く、周期的に変化する場合にはカーペット、反射光が中程度で短い周期で変化する場合には畳敷き、のように判断する。

ロボット制御部９は、マイクロコンピュータを含み、中央処理部（図示省略）、記憶部３５、Ｉ／Ｏ部（図示省略）およびタイマ（図示省略）を備えている。記憶部３５は、中央処理部が実行する制御プログラムや、制御プログラムの実行に必要な定数などのデータを予め記憶する。このデータは、予め設定された各運転モードに対応する入力値を示す定数を含んでいる。また、記憶部３５は、中央処理部の演算データなどを一時記憶しておくデータ記憶領域および作業領域である。

また、ロボット制御部９は、少なくとも電動送風機６を運転して吸込負圧によって吸込口２に塵埃を吸い込む吸引モード運転と、電動送風機６を停止させてセンターブラシ用駆動部１６によりセンターブラシ１５を回転駆動させて床面の塵埃を吸込口２に掃き入れる掃き入れモード運転と、を有している。

吸引モード運転は、電動送風機６の負圧を活用して塵埃を積極的に吸込口２へ吸い込む運転態様である。

掃き入れモード運転は、電動送風機６を停止させたままセンターブラシ１５を回転駆動させながら自律走行する運転態様である。掃き入れモード運転では、床面の塵埃を吸込口２へ掃き上げ、塵埃に作用する慣性力、およびセンターブラシ１５の回転で生じる気流によって塵埃容器５へ塵埃を捕捉する。

なお、ロボット制御部９は、吸引モード運転、および掃き入れモード運転のいずれにおいても、センターブラシ１５およびサイドブラシ１７を駆動させておくことで効率的に清掃を行える。

さらに、ロボット制御部９は、塵埃検知部３１で検知される塵埃の大きさが予め定める所定の閾値よりも大きい場合には、掃き入れモード運転を行う。例えば、塵埃の大きさが米粒以上であれば、相応の質量を有することが推定できる。そこで、予め定める所定の閾値を例えば２ｍｍに設定し、塵埃の大きさが閾値以上あれば、ロボット制御部９は、掃き入れモード運転を行う。米粒以上に大きい塵埃であれば、センターブラシ１５の回転駆動によって掃き飛ばすことが可能であり、掃き飛ばした塵埃が吸込口２へ勢いよく向かった場合には、塵埃容器５で補足することができる。

さらにまた、ロボット制御部９は、二次電池１１の残量が予め定める所定の閾値よりも小さい場合には、掃き入れモード運転を行う。ロボット制御部９は、電動送風機６を停止させることで消費電力を抑制し、稼働時間を延長する一方で、センターブラシ１５を回転させておくことで、多少なりとも塵埃を補足して掃除を継続できる。予め定める所定の閾値を例えば電池残量１０％に設定し、二次電池１１の残量が閾値を下回れば、ロボット制御部９は、掃き入れモード運転を行う。

また、ロボット制御部９は、指定される時間帯に掃き入れモード運転を行う。電動送風機６を運転すると、空気の吸い込みと吐き出し、装置内の風路における空気の流動にともなって、騒音の発生を避けがたい。そこで、指定される時間帯、例えば夜間から早朝にあたる２０時から翌６時の時間帯を設定しておくことで、ロボット制御部９は、当該時間帯には掃き入れモード運転を行い、それ以外の時間帯（６時から２０時の間）には吸引モード運転を行う。時間帯の指定は、本体ケース３に設けられる入力装置（図示省略）や、無線通信回線を通じたリモート制御などの既知の手段で行われる。

さらに、ロボット制御部９は、床面の性質に応じて掃き入れモード運転を行う。ロボット制御部９は、床面検知部３２の検知結果から床面の性質（例えばフローリング、カーペット、および畳敷き）を認識する。ロボット制御部９は、フローリングや畳敷きのように電動送風機６の吸引力を利用しなくても、センターブラシ１５の回転駆動によって塵埃を掃き上げることが可能な床面では、掃き入れモード運転を行う。他方、ロボット制御部９は、カーペットのように吸引力を利用して塵埃を吸い出さなければならない床面では、吸引モード運転を行う。

モード切替スイッチ３３は、例えば本体ケース３の天面に設けられている。ロボット制御部９は、モード切替スイッチ３３が操作される都度、吸引モード運転と掃き入れモード運転とを切り替える。

このように構成された、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、少なくとも電動送風機６を運転して吸込負圧によって吸込口２に塵埃を吸い込む吸引モード運転と、電動送風機６を停止させてセンターブラシ１５を回転駆動させて床面の塵埃を吸込口２に掃き入れる掃き入れモード運転と、を有することによって、電動送風機６分の消費電力を抑制して、より長時間稼働することができる。

また、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、塵埃検知部３１で検知される塵埃の大きさが予め定める所定の閾値よりも大きい場合には、掃き入れモード運転を行うことによって、掃除環境に応じて吸引モード運転と掃き入れモード運転とを適宜に切り替えて、掃除の質を確保しつつ、電動送風機６分の消費電力を抑制して、より長時間稼働することができる。

さらに、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、二次電池１１の残量が予め定める所定の閾値よりも小さい場合には、掃き入れモード運転を行うことによって、二次電池１１の残量に応じて吸引モード運転と掃き入れモード運転とを適宜に切り替えて、電動送風機６分の消費電力を抑制して、より長時間稼働することができる。

さらにまた、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、指定される時間帯に掃き入れモード運転を行うことによって、時間帯に応じて吸引モード運転と掃き入れモード運転とを適宜に切り替えて、騒音が気になる夜間や早朝の時間帯であっても掃除を行うことができる。

また、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、床面の性質に応じて掃き入れモード運転を行うことで、床面の性質に応じて吸引モード運転と掃き入れモード運転とを適宜に切り替えて、電動送風機６分の消費電力を抑制して、より長時間稼働することができる。

さらに、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、モード切替スイッチ３３を備えることによって、使用者の操作に応じて吸引モード運転と掃き入れモード運転とを適宜に切り替えて、電動送風機６分の消費電力を抑制して、より長時間稼働することができる。

したがって、本実施形態に係る自律型電気掃除機１によれば、消費電力を抑制して、より長時間、稼働できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 自律型電気掃除機
２ 吸込口
３ 本体ケース
３ａ 底面
５ 塵埃容器
６ 電動送風機
７ 移動部
８ 駆動部
９ ロボット制御部
１１ 二次電池
１５ センターブラシ
１６ センターブラシ用駆動部
１７ サイドブラシ
１８ サイドブラシ用駆動部
２１ 集塵容器
２２ 駆動輪
２３ 旋回輪
２５ ブラシ
２６ ブラシ基部
２７ 線状清掃体
２８ スイッチング素子
３１ 塵埃検知部
３２ 床面検知部
３３ モード切替スイッチ
３５ 記憶部

Claims (6)

1. 被掃除場所の床面に対向する底面に吸込口を有する本体ケースと、
   前記床面で前記本体ケースを移動させる移動部と、
   前記移動部を駆動させる駆動部と、
   前記本体ケースに収容されて前記吸込口に吸込負圧を生じさせる電動送風機と、
   前記吸込口に配置されて、前記床面の塵埃を掃き上げる回転清掃体と、
   前記回転清掃体を回転駆動させる電動機と、
   前記駆動部を制御して前記本体ケースを自律移動させる制御部と、を備え、
   前記制御部は、少なくとも前記電動送風機を運転して前記吸込負圧によって前記吸込口に塵埃を吸い込む吸引モード運転と、前記電動送風機を停止させて前記電動機により前記回転清掃体を回転駆動させて前記床面の塵埃を前記吸込口に掃き入れる掃き入れモード運転と、を有する自律型電気掃除機。
2. 前記吸込口を通過する塵埃の大きさを検知する塵埃検知部を備え、
   前記制御部は、前記塵埃検知部で検知される塵埃の大きさが予め定める所定の閾値よりも大きい場合には、前記掃き入れモード運転を行う請求項１に記載の自律型電気掃除機。
3. 前記駆動部および前記電動送風機へ供給される電力を蓄える電池を備え、
   前記制御部は、前記電池の残量が予め定める所定の閾値よりも小さい場合には、前記掃き入れモード運転を行う請求項１または２に記載の自律型電気掃除機。
4. 前記制御部に前記掃き入れモード運転への移行を支持するモード切替スイッチを備える請求項１から３のいずれか１項に記載の自律型電気掃除機。
5. 前記制御部は、指定される時間帯に前記掃き入れモード運転を行う請求項１から４のいずれか１項に記載の自律型電気掃除機。
6. 前記床面の性質を検知する床面検知部を備え、
   前記制御部は、前記床面の性質に応じて前記掃き入れモード運転を行う請求項１から５のいずれか１項に記載の自律型電気掃除機。

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