JP2017055835A - 電気掃除装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸引力が長期に亘って維持され、かつ多量の粉体を一気に吸い込んでも塵埃を吸い込む機能を維持しやすい電気掃除装置を提案する。【解決手段】電気掃除装置１は、設置面に対して高さを有する壁面と、壁面に設けられて前記設置面に沿う幅と前記設置面の法線方向の高さとを有する第二吸込口６５と、を有する本体ケースと、第二吸込口６５に流体的に接続される第二集塵容器６８と、第二集塵容器６８を介して第二吸込口６５に負圧を作用させる第二電動送風機６９と、を備えている。第二集塵容器６８は、第二吸込口６５から流れ込む塵埃を空気から遠心分離する第一遠心分離部８１と、前記第一遠心分離部を通過する塵埃を空気から分離する第二遠心分離部８２と、を含む多段型の遠心分離部８３を備えている。【選択図】 図３

Description

本発明に係る実施形態は、電気掃除装置に関する。

ダストモップなどのダストコントロール製品と、ダストコントロール製品により掻き集められた塵を集塵容器に吸引する集塵装置と、を備える掃除装置が知られている。

特開２００３−２１０３６１号公報

従来の電気掃除は、空気から塵埃を濾し取って分離するフィルタを採用した濾過分離式の集塵容器を備えていた。

濾過分離式の集塵容器は、塵埃の蓄積量が増加するとフィルタが目詰まって吸込負圧が弱まり、吸引力が徐々に低下してしまう。

また、濾過分離式の集塵容器は、塵埃を廃棄した直後、つまり未だ塵埃を蓄積していない時期であっても、フィルタの濾過面を一気に塞ぐような塵埃、例えば多量の粉体を吸い込んで濾過面の目が塞がれると、塵埃を吸い込むことができなくなる場合がある。

その一方で、ダストコントロール製品により掻き集められた塵を集塵容器に吸引する集塵装置は、例えばモップや、ほうきや、フロア用掃除具のように相応の幅寸法で塵埃を掃き集める掃除具を対象にするため、設置面に沿って幅広く、かつ相応の高さ寸法を有する吸込口を備える必要がある。

ところが、吸込口の開口面積が大きくなるほど、吸込負圧の低下によって塵埃の吸引力が急激に低下してしまい、モップや、ほうきや、フロア用掃除具のような掃除具で掃き集められた塵埃を吸い込むことが難しくなる。

そこで、本発明は、吸引力が長期に亘って維持され、かつ多量の粉体を一気に吸い込んでも塵埃を吸い込む機能を維持しやすい電気掃除装置を提案する。

前記の課題を解決するため本発明の実施形態に係る電気掃除装置は、設置面に対して高さを有する壁面と、前記壁面に設けられて前記設置面に沿う幅と前記設置面の法線方向の高さとを有する吸込口と、を有する本体ケースと、前記吸込口に流体的に接続される集塵容器と、前記集塵容器を介して前記吸込口に負圧を作用させる電動送風機と、を備え、前記集塵容器は、前記吸込口から流れ込む塵埃を空気から遠心分離する第一遠心分離部と、前記第一遠心分離部を通過する塵埃を空気から分離する第二遠心分離部と、を含む多段型の遠心分離部を備えている。

本発明の実施形態に係る電気掃除装置の外観を示す斜視図。 本発明の実施形態に係る電気掃除装置の自律型掃除ユニットの底面を示す斜視図。 本発明の実施形態に係る電気掃除装置のステーションユニットを示す斜視図。 本発明の実施形態に係る電気掃除装置の第二集塵容器の断面図。 本発明の実施形態に係る電気掃除装置の第二集塵容器の第二遠心分離部の断面図。 本発明の実施形態に係る電気掃除装置の自律型掃除ユニットおよびステーションユニットの連結部分を示す縦断面図。 本発明の実施形態に係る電気掃除装置の自律型掃除ユニットおよびステーションユニットの連結部分を示す縦断面図。

本発明に係る電気掃除装置の実施形態について図１から図７を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る電気掃除装置の外観を示す斜視図である。

図１および図２に示すように、本実施形態に係る電気掃除装置１は、自律して被掃除面を移動して被掃除面の塵埃を捕集する自律型掃除ユニット２と、自律型掃除ユニット２の充電電極３を有するステーションユニット５と、を備えている。電気掃除装置１は、自律型掃除ユニット２を居室内の被掃除面の全域に渡って自律で移動させて塵埃を捕集し、この後、自律型掃除ユニット２をステーションユニット５へ帰巣させて自律型掃除ユニット２が捕集した塵埃をステーションユニット５側へ移送して、収集する。

なお、自律型掃除ユニット２がステーションユニット５の充電電極３に電気的に接続される位置とは、ステーションユニット５へ帰巣する自律型掃除ユニット２の帰巣位置である。自律型掃除ユニット２は、充電が必要な場合や、居室の掃除を終えた場合には、この帰巣位置へ帰巣する。なお、自律型掃除ユニット２がステーションユニット５の充電電極３に電気的に接続される位置は、自律移動する自律型掃除ユニット２と任意の場所に設置可能なステーションユニット５との間の相対的な位置関係で決定される。

また、図１中の矢印Ａは自律型掃除ユニット２の前進方向、矢印Ｂは自律型掃除ユニット２の後退方向である。自律型掃除ユニット２の幅方向は、矢印Ａおよび矢印Ｂに直交する方向である。

自律型掃除ユニット２は、前進してステーションユニット５から離脱し、居室内を自律で走行する一方で、ステーションユニット５へ帰巣する際には後退してステーションユニット５に連結する。

自律型掃除ユニット２は、いわゆるロボットクリーナである。自律型掃除ユニット２は、中空円盤形状の第一本体ケース１１と、第一本体ケース１１の後部に着脱自在に設けられる第一集塵容器１２と、第一本体ケース１１内に収容されて第一集塵容器１２に接続される第一電動送風機１３と、被掃除面の自律型掃除ユニット２を移動させる移動部１５と、移動部１５を駆動させる駆動部１６と、駆動部１６を制御して被掃除面の第一本体ケース１１を自律的に移動させるロボット制御部１７と、電源としての二次電池１８と、を備えている。

ステーションユニット５は、被掃除面の任意の箇所に設置される。ステーションユニット５は、充電電極３に電気的に接続される位置（帰巣位置）へ向かう自律型掃除ユニット２が乗り上がる台座２１と、台座２１に一体化される塵埃回収部２２と、自律型掃除ユニット２が充電電極３に電気的に接続される位置関係（帰巣位置）において、自律型掃除ユニット２の第一集塵容器１２に気密に連結される塵埃移送管２５と、塵埃移送管２５内から突出するレバー２６と、商用交流電源から電力を導く電源コード２９と、を備えている。

次に、本発明の実施形態に係る自律型掃除ユニット２について詳細に説明する。

図２は、本発明の実施形態に係る電気掃除装置の自律型掃除ユニットの底面を示す斜視図である。

図２に示すように、本発明の実施形態に係る電気掃除装置１の自律型掃除ユニット２は、第一本体ケース１１の底面１１ａに設けられるセンターブラシ３１と、センターブラシ３１を駆動させるセンターブラシ用駆動部３２と、第一本体ケース１１の底面１１ａに設けられる左右一対のサイドブラシ３３と、サイドブラシ３３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３５と、を備えている。

円盤形状の第一本体ケース１１は、例えば合成樹脂製であり、被掃除面を容易に旋回できる。底面１１ａの後半部の幅方向中央部には、横長の第一吸込口３６が設けられている。

第一吸込口３６は、第一本体ケース１１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。第一吸込口３６は、第一集塵容器１２を経て第一電動送風機１３に流体的に接続されている。

また、第一本体ケース１１は、底面１１ａに塵埃容器口３７を有している。塵埃容器口３７は、第一吸込口３６よりも後方であって第一集塵容器１２の下部を覆う部分に配置されている。塵埃容器口３７は、角丸矩形状に開口されて、第一本体ケース１１に装着された第一集塵容器１２を部分的に露出させている。

第一集塵容器１２は、第一電動送風機１３が発生させる吸込負圧によって第一吸込口３６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や、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空気から塵埃を分離して蓄積する分離装置などが第一集塵容器１２に適用される。第一集塵容器１２は、第一吸込口３６よりも後方であって第一本体ケース１１の後部に配置されている。第一集塵容器１２は、第一本体ケース１１に着脱自在に設けられて自律型掃除ユニット２が捕集する塵埃を蓄積する容器本体３８と、第一本体ケース１１に取り付けられた状態において塵埃容器口３７から露出する連結部３９と、連結部３９に設けられて容器本体３８内の塵埃を廃棄する廃棄口４１と、廃棄口４１を開閉する廃棄蓋４２と、を備えている。

移動部１５は、第一本体ケース１１の底面１１ａに配置される左右一対の駆動輪４５と、第一本体ケース１１の底面１１ａに配置される旋回輪４６と、を備えている。

一対の駆動輪４５は、第一本体ケース１１の底面１１ａから突出しており、自律型掃除ユニット２を被掃除面に置いた状態で被掃除面に接地する。また、一対の駆動輪４５は、第一本体ケース１１の前後方向において略中央部に配置され、かつ第一吸込口３６の前方を避けて第一本体ケース１１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４５の回動軸は、第一本体ケース１１の幅方向に沿って延びる直線上に配置されている。自律型掃除ユニット２は、左右それぞれの駆動輪４５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、左右それぞれの駆動輪４５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４６は、旋回自在な従動輪である。第一本体ケース１１の幅方向の略中央部、かつ、前部に配置されている。

駆動部１６は、一対の駆動輪４５のそれぞれに接続される一対の電動機である。駆動部１６は、左右の駆動輪４５をそれぞれ独立に駆動させる。

ロボット制御部１７は、マイクロプロセッサ（図示省略）、およびマイクロプロセッサが実行する各種演算プログラム、パラメータなどを記憶する記憶装置（図示省略）を備えている。ロボット制御部１７は、第一電動送風機１３、センターブラシ用駆動部３２、駆動部１６、およびサイドブラシ用駆動部３５に電気的に接続されている。

二次電池１８は、第一電動送風機１３、センターブラシ用駆動部３２、駆動部１６、サイドブラシ用駆動部３５、およびロボット制御部１７の電源である。二次電池１８は、例えば旋回輪４６と第一吸込口３６との間に配置されている。二次電池１８は、第一本体ケース１１の底面１１ａに配置される一対の充電端子４７に電気的に接続されている。二次電池１８は、ステーションユニット５の充電電極３に充電端子４７が接続されることによって充電される。

センターブラシ３１は、第一吸込口３６に設けられている。センターブラシ３１は、第一本体ケース１１の幅方向に延びる回転中心線回りに回転可能な軸状のブラシである。センターブラシ３１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（図示省略）と、を備えている。センターブラシ３１は、第一吸込口３６から第一本体ケース１１の底面１１ａよりも下方へと突出しており、自律型掃除ユニット２を被掃除面に置いた状態でブラシを被掃除面に接触させる。

センターブラシ用駆動部３２は、第一本体ケース１１内に収容されている。

一対のサイドブラシ３３は、センターブラシ３１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３１が届かない壁際の被掃除面の塵埃を掻き集めて第一吸込口３６へ導く補助的な清掃体である。それぞれのサイドブラシ３３は、被掃除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４８と、ブラシ基部４８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４９と、を備えている。

左右それぞれのブラシ基部４８は、第一吸込口３６および左右の駆動輪４５よりも前方、かつ旋回輪４６よりも後方であって、第一吸込口３６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４８の回転中心線は、被掃除面の垂線に対してやや前傾されている。このため、線状清掃体４９は、被掃除面に対して前傾した面に沿って旋回する。ブラシ基部４８よりも前側に旋回してくる線状清掃体４９は先端側ほど被掃除面に対して押し付けられ、ブラシ基部４８よりも後ろ側に旋回してくる線状清掃体４９は先端側ほど被掃除面から離れることになる。

複数の線状清掃体４９は、ブラシ基部４８から放射状に、例えば三方向へ等間隔に配置されている。なお、サイドブラシ３３は、ブラシ基部４８ごとに４つ以上の線状清掃体４９を備えていてもよい。それぞれの線状清掃体４９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、第一本体ケース１１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３５は、下方に突出してサイドブラシ３３のブラシ基部４８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３５は、被掃除面の塵埃を第一吸込口３６へと掻き集めるようにサイドブラシ３３を回転させる。

次に、本発明の実施形態に係るステーションユニット５について詳細に説明する。

図３は、本発明の実施形態に係る電気掃除装置のステーションユニットを示す斜視図である。

図３に示すように、本実施形態に係るステーションユニット５の台座２１は、ステーションユニット５の前側へ張り出して矩形状に拡がっている。台座２１は、塵埃回収部２２の底部に連接する高床部６１と、高床部６１から張り出す低床部６２と、を備えている。低床部６２および高床部６１は、ステーションユニット５の幅方向へ帯状に延びている。高床部６１には、充電電極３および塵埃移送管２５の入口が配置されている。

自律型掃除ユニット２は、一対の駆動輪４５を低床部６２に乗り上げ、第一集塵容器１２を高床部６１の上方に配置する姿勢で帰巣位置へ到達する。

台座２１は、自律型掃除ユニット２が充電電極３に電気的に接続される位置（帰巣位置）へ向かう際に一対の駆動輪４５のそれぞれの接地面積を減じる凹凸状の走行面６３を備えている。走行面６３は、台座２１の一部に設けられる複数の線状凹凸、格子状凹凸、または複数の半球状凹凸である。

塵埃回収部２２は、自律型掃除ユニット２が捕集する塵埃とは異なる他の塵埃を吸い込む第二吸込口６５を有する第二本体ケース６６と、塵埃移送管２５を通じて第一集塵容器１２から廃棄される塵埃を蓄積する第二集塵容器６８と、第二本体ケース６６内に収容されて第二集塵容器６８に接続される第二電動送風機６９と、商用交流電源から第二電動送風機６９および充電電極３へ電力を導く電源コード２９と、を備えている。

第二本体ケース６６は、ステーションユニット５の後部に配置されて台座２１よりも上方へ延び、居室の被掃除面に置くことができる適宜の形状の箱体であって、設置面に対して高さを有する壁面６６ａを含んでいる。第二本体ケース６６は、自律型掃除ユニット２が帰巣しても干渉しない適宜の形状を有している。

第二本体ケース６６は、奥行き方向（自律型掃除ユニット２が帰巣する際に進行する方向）に短く、幅方向に長い。第二本体ケース６６は、幅方向における一方の半部、具体的には右側半部に第二集塵容器６８を配置し、幅方向における他方の半部、具体的には左側半部に第二電動送風機６９を収容している。

第二本体ケース６６の正面壁は、自律型掃除ユニット２の後端部に対応する円弧状の凹没部７１を備えている。塵埃移送管２５の入口は、台座２１の高床部６１から凹没部７１に渡っている。凹没部７１には、自律型掃除ユニット２が充電電極３に電気的に接続される位置（帰巣位置）へ到達したか否かを検知する帰巣確認検知部７２が設けられている。

帰巣確認検知部７２は、可視光や赤外線を利用して自律型掃除ユニット２との相対距離を検知する所謂、対物センサである。帰巣確認検知部７２は、塵埃回収部２２の正面方向において自律型掃除ユニット２との相対距離を検知する第一センサ部７３と、第二本体ケース６６の高さ方向において自律型掃除ユニット２との相対距離を検知する第二センサ部７５と、を備えている。

第二吸込口６５は、自律型掃除ユニット２以外の手段、例えばモップや、ほうきや、フロア用掃除具で集められる塵埃、またはモップや、ほうきや、フロア用掃除具自体に付着する塵埃を吸い込む用途に適用される。第二吸込口６５は、設置面に対して高さを有する壁面６６ａとしての第二本体ケース６６の左壁面の下部に設けられている。第二吸込口６５は、設置面に沿う適宜の幅と、被掃除面の法線方向の適宜の高さを有している。

一対の充電電極３は、塵埃移送管２５の入口を挟んで配置されている。また、それぞれの充電電極３は、凹没部７１の左右の縁の正面に配置されている。

第二集塵容器６８は、塵埃回収部２２の左側に着脱自在に装着されて露出している。

第二電動送風機６９は、第二集塵容器６８を介して塵埃移送管２５または第二吸込口６５に吸い込み負圧を作用させる。

第二本体ケース６６内には、塵埃移送管２５の他に、第二吸込口６５と第二集塵容器６８とを流体的に接続する吸込風路７６と、第二集塵容器６８と第二電動送風機６９とを流体的に接続する下流風路７７とが設けられている。

塵埃移送管２５および吸込風路７６は、いずれも第二集塵容器６８の吸込側（上流側）に接続されている。つまり、第二電動送風機６９が発生させる負圧は、第二集塵容器６８を介して塵埃移送管２５および吸込風路７６のいずれにも作用する。そこで、ステーションユニット５は、自律型掃除ユニット２から塵埃を移送する際に塵埃移送管２５と第二集塵容器６８との流体的な接続を確立する一方で、吸込風路７６と第二集塵容器６８との流体的な接続を遮断し、また、第二吸込口６５に負圧を作用させる際に塵埃移送管２５と第二集塵容器６８との流体的な接続を遮断する一方で、吸込風路７６と第二集塵容器６８との流体的な接続を確立する風路切換機構７８を備えている。

塵埃移送管２５は、自律型掃除ユニット２が充電電極３に電気的に接続される位置（帰巣位置）関係において、自律型掃除ユニット２の第一集塵容器１２の連結部３９に接して廃棄口４１に気密に連結される。

塵埃移送管２５の入口に配置されるレバー２６は、塵埃回収部２２の正面方向、かつ上向きに延びるフック７９を備えている。

図４は、本発明の実施形態に係る電気掃除装置の第二集塵容器の断面図である。

図５は、本発明の実施形態に係る電気掃除装置の第二集塵容器の第二遠心分離部の断面図である。

図４および図５に示すように、本実施形態に係る電気掃除装置１の第二集塵容器６８は、塵埃移送管２５または第二吸込口６５から流れ込む塵埃を空気から遠心分離する第一遠心分離部８１と、第一遠心分離部８１を通過する塵埃を空気から分離する第二遠心分離部８２と、を含む多段型の遠心分離部８３を備えている。

第一遠心分離部８１は、第二集塵容器６８に導かれる空気から粗い塵埃を遠心分離する。第二遠心分離部８２は、第一遠心分離部８１を通過する空気から細かい塵埃を遠心分離する。なお、粗い塵埃とは、もっぱら糸くずや綿埃などの繊維状の塵埃や砂粒のような質量の大きい塵埃であり、細かい塵埃とは、粒子状または粉末状で質量の小さい塵埃である。

また、第二集塵容器６８は、第二遠心分離部８２を通過する空気を第二電動送風機６９へ送る排気風路８５と、排気風路８５を覆う頂部カバー８６と、を備えている。

第一遠心分離部８１は、第二集塵容器６８の一方側、具体的には下半側に配置されている。第二遠心分離部８２、第二分離部上カバー８７、排気風路８５および頂部カバー８６は、第二集塵容器６８の他方側、具体的には上半側に配置されている。第一遠心分離部８１と第二遠心分離部８２とは、円筒形状の第二集塵容器６８の高さ方向に隣接して並び、積み重なっている。

第一遠心分離部８１、第二分離部上カバー８７および頂部カバー８６は、協働して第二集塵容器６８の外観を略円筒形状に整えている。

第一遠心分離部８１は、遠心分離方式（サイクロン式）で含塵空気から塵埃を分離する。第一遠心分離部８１は、第一遠心分離室９１の外殻としてのカップ状の集塵容器９２と、集塵容器９２内に配置される円筒形状の第一フィルタ部９３と、集塵容器９２内に配置されて第一フィルタ部９３に連接される塵埃捕捉カップ９５と、を備えている。

集塵容器９２は、第二集塵容器６８の下半部の外殻であって、第一遠心分離室９１および集塵室９７の外殻を兼ねている。集塵容器９２の側壁には、吸気口９８が設けられている。吸気口９８は、塵埃移送管２５および吸込風路７６に流体的に接続されている。

また、集塵容器９２は、開放端部に配置されている大径部１０１と、大径部１０１に連接して小径に窄まる傾斜部１０２と、傾斜部１０２に連接して略一様な径寸法で底壁に達する小径部１０３と、を備えている。

大径部１０１と小径部１０３との連接部分、つまり傾斜部１０２は、集塵容器９２の内側に大径部１０１から小径部１０３へ向かって窄まる傾斜面１０５を有している。

小径部１０３は、集塵容器９２の底壁に連接している。

第一フィルタ部９３は、集塵容器９２内に納められて略同心に配置されている。第一フィルタ部９３と集塵容器９２とを隔てる環状の空間は、集塵容器９２の吸気口９８から第一遠心分離部８１に流れ込む含塵空気を旋回させて粗い塵埃を遠心分離する第一遠心分離室９１である。

第一フィルタ部９３は、第二遠心分離部８２に固定されて、集塵容器９２内部に突出して集塵容器９２の底壁へ向かって延びている。第一フィルタ部９３は、第一遠心分離室９１と第二遠心分離部８２とを流体的に接続して中継している。第一フィルタ部９３は、互いに離間されて円筒形状に配置される複数の骨１０６を有する枠体１０７と、枠体１０７の周囲を円筒形状に囲む第一メッシュフィルタ１０８と、を備えている。枠体１０７の骨１０６の間の第一開口１０９は、第一遠心分離室９１から第二遠心分離部８２へ空気を流出させる。第一フィルタ部９３の側面、詳しくは、第一メッシュフィルタ１０８は、吸気口９８を臨んでいる。

第一メッシュフィルタ１０８は第二電動送風機６９の始動直後や停止過渡など、第一遠心分離室９１内の旋回流が十分に発達していない期間において、また旋回流が発達した後も当然に、第一遠心分離部８１から第二遠心分離部８２側へ粗い塵埃が流れ込むことを防いでいる。

なお、第一フィルタ部９３は、粗い塵埃が下流側へ流れ込むことを阻止できる程度において、必ずしも第一メッシュフィルタ１０８を必要としない。例えば、第一フィルタ部９３の枠体１０７が、粗い塵埃の通過を阻止できる程度に目の細かい格子状であったり、粗い塵埃の通過を阻止できる程度に小さい孔を有していたりする場合には、必ずしも第一メッシュフィルタ１０８を必要としない。

塵埃捕捉カップ９５は、第一フィルタ部９３のうち集塵容器９２の底壁に近い端部、つまり突出端部、または下端部に設けられている。有底円筒形状の塵埃捕捉カップ９５は、第一フィルタ部９３に連接する底壁と、集塵容器９２の底壁に向かって延びる側壁と、を有している。つまり、塵埃捕捉カップ９５は、集塵容器９２の底壁に向かって開放されている。塵埃捕捉カップ９５の側壁は、隙間を隔てて集塵容器９２の内周面に対向している。塵埃捕捉カップ９５は、第一フィルタ部９３よりも大径であり、第一フィルタ部９３に連接する底壁に第二開口１１１を有している。

塵埃捕捉カップ９５と集塵容器９２とを隔てる空間は、第一遠心分離部８１で分離された塵埃を蓄積する集塵室９７である。集塵室９７内の空気は、第二開口１１１を通じて第一遠心分離室９１へ戻る。

第二開口１１１には、第二メッシュフィルタ１１２が設けられている。第二メッシュフィルタ１１２は、集塵室９７に流れ込んだ粗い（糸くずや綿埃などの繊維状の）塵埃が第一遠心分離室９１へ戻らない程度に目の粗いもので良い。

第二集塵容器６８から集塵容器９２を取り外すと、第一フィルタ部９３および塵埃捕捉カップ９５は、第二遠心分離部８２に随伴して集塵容器９２から抜け出る。

第二遠心分離部８２は、第一遠心分離部８１を通過する含塵空気から細かい塵埃を分離する。第二遠心分離部８２は、第一遠心分離室９１を通過した空気を導く中継風路１１３と、中継風路１１３から流れ込む空気から細かい塵埃を分離する第二遠心分離室１１５と、細かい塵埃が分解された後に第二遠心分離室１１５から流出する空気を第二電動送風機６９へ導く排気風路８５と、を備えている。

第二遠心分離部８２は、集塵容器９２に着脱自在に連結されて集塵容器９２の開放端９２ａを塞いでいる。また、第二遠心分離部８２は、第一フィルタ部９３および塵埃捕捉カップ９５を集塵容器９２の中心線Ｃ上に支持している。

第二遠心分離部８２の外殻に相当する第二分離部上カバー８７は円筒形状である。第二分離部上カバー８７の内側には、複数の第二遠心分離室１１５が環状に並べられている。また、環状に並ぶ複数の第二遠心分離室１１５の内側には、環状の中継風路１１３が配置されている。さらに、環状の中継風路１１３の内側であって集塵容器９２の中心線Ｃの延長線上、あるいは円筒形状の第二遠心分離部８２の中心部には、排気風路８５が配置されている。換言すると、第二遠心分離部８２は、第二分離部上カバー８７側から順に、環状に配置される第二遠心分離室１１５、環状の中継風路１１３および排気風路８５が配置される３重構造体である。

中継風路１１３は、第一フィルタ部９３から流入する空気（含塵空気）を集塵容器９２から遠ざける方向へ導き、第二遠心分離室１１５へ案内する。

第二遠心分離室１１５は複数あり、円筒形状の第二分離部上カバー８７の内周に沿って、あるいは中継風路１１３を囲んで略環状に並んでいる。それぞれの第二遠心分離室１１５は、旋回流を生じさせる円筒形状壁１１６と、螺旋流を生じさせる円錐台形状壁１１７と、を備えている。

円筒形状壁１１６および円錐台形状壁１１７は、実質的に同一線上に並ぶ中心線を有している。この中心線、つまり第二遠心分離室１１５の中心線は、円筒形状の第二集塵容器６８の中心線Ｃに対して平行に配置されている。なお、第二遠心分離室１１５の中心線は、第一遠心分離部８１側で集まり、第二遠心分離部８２で拡がる円錐面を描くように、放射状に傾いていても良い。また、複数の第二遠心分離室１１５全体で見ると、円筒形状壁１１６および円錐台形状壁１１７の中心線は、第二集塵容器６８の中心線Ｃの周囲に円形に配置されている。

また、円錐台形状壁１１７は、大径な上底と、上底よりも小径な下底とを有している。円錐台形状壁１１７の上底は第一遠心分離部８１から遠い側に配置され、下底は第一遠心分離部８１に近い側に配置されている。円筒形状壁１１６は、実質的に円錐台形状壁１１７の上底と同じ直径を有しており、円錐台形状壁１１７の上底に連接している。

円筒形状壁１１６は、円錐台形状壁１１７よりも第一遠心分離部８１から遠い側に配置されている。円筒形状壁１１６の側壁には、含塵空気の導入口１１８が設けられている。導入口１１８は、円筒形状壁１１６の側面であって、第二集塵容器６８の中心側に配置され、中継風路１１３に接続されている。

また、円筒形状壁１１６は、第一遠心分離部８１から最も遠い部位に底板を有している。円錐台形状壁１１７の底板には、円筒形状壁１１６内を中心線に沿って延びる管状の内筒１１９が設けられている。内筒１１９の内側は、第二遠心分離室１１５で含塵空気から分離された清浄な空気を排気する排気口１２１である。排気口１２１は、排気風路８５に接続されている。内筒１１９の外側は、導入口１１８を臨んでいる。内筒１１９と円筒形状壁１１６とを隔てる環状の空間は、導入口１１８から流れ込む含塵空気の流れを旋回させる。

さらに、円筒形状壁１１６は、第一遠心分離部８１に最も近い部位が開放されていて、円錐台形状壁１１７の上底の開口に繋がれている。

円錐台形状壁１１７は、第一遠心分離部８１へ近づくほど縮径されている。円錐台形状壁１１７の上底は、円筒形状壁１１６内に繋がる開口を有し、円筒形状壁１１６と内筒１１９との間に発生した旋回流を導き入れて、円錐台形状壁１１７内に螺旋流を生じさせる。円錐台形状壁１１７の下底は、集塵容器９２内に繋がる廃棄口１２２を有している。

第二遠心分離室１１５は、導入口１１８から含塵空気を導入する。導入口１１８から第二遠心分離室１１５へ流れ込む含塵空気は、円筒形状壁１１６の内面に沿って旋回し、さらに円錐台形状壁１１７の内面に沿って廃棄口１２２へ向かう渦巻き螺旋流を生じて、空気から細かい塵埃を分離する。分離された細かい塵埃は、廃棄口１２２から集塵容器９２側へ排出される。塵埃が分離された清浄な空気は、第二遠心分離室１１５の中心線、つまり円筒形状壁１１６および円錐台形状壁１１７の中心線上を流動して内筒１１９内を通って排気口１２１から排気風路８５へ流出する。

第二遠心分離室１１５の廃棄口１２２の先には、塵埃捕捉傘１２５が設けられている。塵埃捕捉傘１２５は、第一遠心分離部８１と第二遠心分離部８２とを区画する隔壁を兼ねて第一フィルタ部９３の根元に設けられている。塵埃捕捉傘１２５の外径は、第二遠心分離部８２よりも小さく、かつ第一フィルタ部９３よりも大きい。塵埃捕捉傘１２５は、第二遠心分離室１１５の廃棄口１２２から排出される細かい塵埃を集塵容器９２へ導く一方の面１２５ａと、集塵容器９２内へ向かって広がり傾斜する他方の面１２５ｂと、を有する。

また、塵埃捕捉傘１２５は、集塵容器９２の傾斜部１０２に突き当って集塵容器９２を塞いでいる。集塵容器９２の大径部１０１、傾斜部１０２および塵埃捕捉傘１２５は、第二遠心分離室１１５から排出される塵埃を蓄積する細塵集塵室１２６を仕切っている。細塵集塵室１２６は、大径部１０１の内面、傾斜部１０２の傾斜面、および塵埃捕捉傘１２５の一方の面１２５ａに挟まれて第二遠心分離室１１５から遠ざかるほど、つまり、第二遠心分離室１１５の廃棄口１２２から遠ざかるほど狭くなる略楔形状の空間である。

塵埃捕捉傘１２５の他方の面１２５ｂは、第一フィルタ部９３および塵埃捕捉カップ９５よりも大径であり、かつ第一フィルタ部９３および塵埃捕捉カップ９５に向かって拡径されている。

排気風路８５は、第二遠心分離室１１５に覆い被さるようにして排気口１２１に接続される最外周部から縮径しつつ第二遠心分離部８２の中心部側へ向かい、集塵容器９２の中心線Ｃ上で中継風路１１３の中心部に入り込む。そして、排気風路８５は、複数の第二遠心分離室１１５に囲まれる部分から集塵容器９２の中心線Ｃの延長線（第二集塵容器６８の中心線）に対して交差する方向へ折れ曲がり、第二遠心分離部８２の側壁に設けられる第二排気口１２７へ至る。排気風路８５は、第一遠心分離部８１から最も遠い部分であり、頂部カバー８６に隣り合う部分に第一遠心分離部８１へ向かって窪む凹部１２８を備えている。排気風路８５は、第二遠心分離室１１５の排気口１２１から流出する空気を第二集塵容器６８の中心側へ向けて集約しつつ、凹部１２８によって一旦、第一遠心分離部８１へ指向させ、その後に略直角に流れの向きを変えて第二排気口１２７へ排気する。第二排気口１２７は、下流風路７７に接続されている。

自律型掃除ユニット２がステーションユニット５の帰巣位置へ戻ると、自律型掃除ユニット２の充電端子４７は、ステーションユニット５の充電電極３に電気的に接続される。このとき、ステーションユニット５の塵埃移送管２５は、第一集塵容器１２の連結部３９に接続される。この後、ステーションユニット５は、第二電動送風機６９を駆動させて空気を吸い込んで、第一集塵容器１２から第二集塵容器６８へ塵埃を移動させる。第二集塵容器６８は、第一遠心分離部８１で空気から粗い粗塵を分離して集塵室９７に蓄積する。また、第二集塵容器６８は、第二遠心分離部８２で第一遠心分離部８１を通過した空気から細かい塵埃を分離して細塵集塵室１２６に蓄積する。

また、ステーションユニット５は、自律型掃除ユニット２が帰巣位置に帰巣していても帰巣していなくても、直接的な指令や、第二吸込口６５にモップや、ほうきや、フロア用掃除具自体を近づけたことを感知するセンサ（図示省略）の働きによって第二電動送風機６９を運転する。第二電動送風機６９の運転によって生じる負圧は、第二集塵容器６８を経てステーションユニット５の第二吸込口６５に作用して、第二吸込口６５から塵埃を吸い込む。第二吸込口６５から吸い込まれる塵埃は、自律型掃除ユニット２以外の手段、例えばモップや、ほうきや、フロア用掃除具で集められる塵埃、またはモップや、ほうきや、フロア用掃除具自体に付着する塵埃である。

図６および図７は、本発明の実施形態に係る電気掃除装置の自律型掃除ユニットおよびステーションユニットの連結部分を示す縦断面図である。

図６および図７は、自律型掃除ユニット２が充電電極３に電気的に接続される位置、つまり帰巣位置へ近づく様子を示している。また、自律型掃除ユニット２がステーションユニット５から離れる場合には図７から図６へと逆順の様相になる。

図６および図７に示すように、本実施形態に係る自律型掃除ユニット２の第一集塵容器１２は、第一本体ケース１１に着脱自在に設けられて自律型掃除ユニット２が捕集する塵埃を蓄積する容器本体３８と、第一本体ケース１１に取り付けられた状態において塵埃容器口３７から露出する連結部３９と、連結部３９に設けられて容器本体３８内の塵埃を廃棄する廃棄口４１と、廃棄口４１を開閉する廃棄蓋４２と、を備えている。

連結部３９は、容器本体３８に一体成形されている。連結部３９は、塵埃容器口３７に対応して角丸矩形状に突出している。連結部３９は、第一集塵容器１２を第一本体ケース１１に取り付けられると、塵埃容器口３７に嵌合する。連結部３９は、第一本体ケース１１の外表面に面一な外周縁部を有する一方で、廃棄口４１の周縁部に凹没部を有している。この凹没部の中央には、廃棄口４１が配置されている。また凹没部には、廃棄蓋４２が配置されている。

なお、連結部３９は、第一集塵容器１２が第一本体ケース１１に取り付けられた状態において塵埃容器口３７を臨む箇所に配置されていても良い。この場合、連結部３９は、第一本体ケース１１の内側であって塵埃容器口３７から見通すことができる場所に配置される。塵埃移送管２５は、塵埃容器口３７を通じて連結部３９に到達可能な突出長さを有することが好ましい。

廃棄口４１は、第一集塵容器１２が第一本体ケース１１に取り付けられた状態において、自律型掃除ユニット２の下方へ向かって開口されている。

廃棄口４１は、自律型掃除ユニット２が充電電極３に電気的に接続される位置（帰巣位置）関係において、自律型掃除ユニット２の中央よりもステーションユニット５に近い側に配置されている。つまり、廃棄口４１は、自律型掃除ユニット２が後退してステーションユニット５へ近づき、一対の駆動輪４５をステーションユニット５の台座２１に乗り上げると、ステーションユニット５の塵埃回収部２２に近づく。

廃棄蓋４２は、自律型掃除ユニット２の外観に露出しており、第一本体ケース１１の外表面に面一である。廃棄蓋４２は、ステーションユニット５のレバー２６を引っ掛けるレバー受１３１を備えている。なお、廃棄蓋４２も、連結部３９と同様に第一本体ケース１１に取り付けられた状態において塵埃容器口３７を臨む箇所に配置されていても良い。この場合、廃棄蓋４２は、第一本体ケース１１の内側であって塵埃容器口３７から見通すことができる場所に配置される。

他方、本実施形態に係るステーションユニット５のレバー２６は、自律型掃除ユニット２が充電電極３に電気的に接続される位置（帰巣位置）へ向かう途中で自律型掃除ユニット２の廃棄蓋４２に引っ掛かり、自律型掃除ユニット２が充電電極３に電気的に接続される位置（帰巣位置）へ到達すると廃棄蓋４２を開いて廃棄口４１と塵埃移送管２５とを流体的に接続させる（図７）。

自律型掃除ユニット２の廃棄蓋４２およびステーションユニット５のレバー２６は、自律型掃除ユニット２が充電電極３に電気的に接続される位置へ向かう方向に交差する回転中心線Ｃ３のまわりに揺動する。なお、廃棄蓋４２の回転中心線Ｃ４およびレバー２６の回転中心線Ｃ３は、自律型掃除ユニット２が充電電極３に電気的に接続される位置（帰巣位置）へ向かう方向に対して直交していることが望ましい。

レバー２６の回転中心線Ｃ３は、自律型掃除ユニット２が充電電極３に電気的に接続される位置（帰巣位置）へ向かう方向において塵埃移送管２５の開口縁部のうち自律型掃除ユニット２が最初に到達する縁部、つまり塵埃移送管２５の開口縁の前端部に配置されている。

また、レバー２６の回転中心線Ｃ３は、自律型掃除ユニット２が充電電極３に電気的に接続される位置（帰巣位置）へ向かう方向に移動自在に支持されている。つまり、フック７９は、自律型掃除ユニット２が充電電極３に電気的に接続される位置（帰巣位置）へ向かう方向にレバー２６の回転中心線Ｃ３が移動することによって、自律型掃除ユニット２の帰巣制御における位置精度のばらつきに影響されることなく、レバー受１３１に引っ掛かることができる。

さらに、レバー２６の回転中心線Ｃ３は、自律型掃除ユニット２が充電電極３に電気的に接続される位置（帰巣位置）へ向かう方向において塵埃移送管２５の開口縁部のうち自律型掃除ユニット２が最初に到達する縁部、つまり塵埃移送管２５の開口縁の前端部に設けられる軸カバー１３２によって覆われている。

廃棄蓋４２の回転中心線Ｃ４は、自律型掃除ユニット２が充電電極３に電気的に接続される位置（帰巣位置）へ向かう方向において廃棄蓋４２の遠方側に配置されている。また、廃棄蓋４２の回転中心線Ｃ４は、自律型掃除ユニット２が充電電極３に電気的に接続される位置（帰巣位置）へ向かう方向においてレバー受１３１よりも遠方側に配置されている。さらに、廃棄蓋４２の回転中心線Ｃ４は、自律型掃除ユニット２が充電電極３に電気的に接続される位置（帰巣位置）へ向かう方向において廃棄蓋４２のうち、廃棄口４１に接したり離れたりする蓋本体１３３よりも遠方側に配置されている。

これらレバー２６の回転中心線Ｃ３および廃棄蓋４２の回転中心線Ｃ４の配置によって、廃棄蓋４２は、レバー２６によって開かれると自律型掃除ユニット２の容器本体３８から塵埃移送管２５へ塵埃を案内する傾斜面になる（図７）。

なお、廃棄蓋４２は、閉じる方向へコイルバネ１３５のバネ力を受けている。廃棄蓋４２は、自律型掃除ユニット２が充電電極３に電気的に接続される位置（帰巣位置）へ向かう推進力がコイルバネ１３５のバネ力に勝ることによって開かれる。コイルバネ１３５は、レバー２６によって廃棄蓋４２が開かれると、押し潰されてエネルギーを蓄える一方、自律型掃除ユニット２がステーションユニット５から離脱してレバー受１３１からレバー２６が抜け出すと、エネルギーを解放して廃棄蓋４２を閉じる。

レバー２６は、起立する（図６）方向へコイルバネ（図示省略）のバネ力を受けている。レバー２６は、自律型掃除ユニット２が充電電極３に電気的に接続される位置（帰巣位置）へ向かう推進力がコイルバネのバネ力に勝ることによって倒し込まれる。コイルバネは、レバー２６によって廃棄蓋４２が開かれると、押し潰されてエネルギーを蓄える一方、自律型掃除ユニット２がステーションユニット５から離脱してレバー受１３１からレバー２６が抜け出すと、エネルギーを解放してレバー２６を起立させる。

このように構成される本実施形態に係る電気掃除装置１は、第二吸込口６５から流れ込む塵埃を空気から遠心分離する第一遠心分離部８１と、第一遠心分離部８１を通過する塵埃を空気から分離する第二遠心分離部８２と、を含む多段型の遠心分離部８３を備えることによって、塵埃の蓄積量が増加しても分離性能がほとんど低下せずに維持され、ひいては吸込負圧が維持され、第二吸込口６５の吸引力を保つことができる。また、電気掃除装置１は、多段型の遠心分離部８３を備えることによって、仮に多量の粉体を一気に吸い込んでも吸込性能が突如損なわれることなく維持され、第二吸込口６５の吸引力を維持できる。

このことは、第二吸込口６５の掃除対象を、例えばモップや、ほうきや、フロア用掃除具のように相応の幅寸法で塵埃を掃き集める掃除具に設定する場合において、第二吸込口６５の大きさを設置面に沿って幅広く、かつ相応の高さ寸法に設定したとしても、吸込負圧が長期に低下することなく、モップや、ほうきや、フロア用掃除具のような掃除具で掃き集められた塵埃を確実に吸い取ることを可能にする。

したがって、本実施形態に係る電気掃除装置１によれば、吸引力が長期に亘って維持され、かつ多量の粉体を一気に吸い込んでも塵埃を吸い込む機能を維持しやすい。

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 電気掃除装置
２ 自律型掃除ユニット
３ 充電電極
５ ステーションユニット
１１ 第一本体ケース
１１ａ 底面
１２ 第一集塵容器
１３ 第一電動送風機
１５ 移動部
１６ 駆動部
１７ ロボット制御部
１８ 二次電池
２１ 台座
２２ 塵埃回収部
２５ 塵埃移送管
２６ レバー
２９ 電源コード
３１ センターブラシ
３２ センターブラシ用駆動部
３３ サイドブラシ
３５ サイドブラシ用駆動部
３６ 第一吸込口
３７ 塵埃容器口
３８ 容器本体
３９ 連結部
４１ 廃棄口
４２ 廃棄蓋
４５ 駆動輪
４６ 旋回輪
４７ 充電端子
４８ ブラシ基部
４９ 線状清掃体
６１ 高床部
６２ 低床部
６３ 走行面
６５ 第二吸込口
６５ 第二吸込口
６６ 第二本体ケース
６６ａ 壁面
６８ 第二集塵容器
６９ 第二電動送風機
７１ 凹没部
７２ 帰巣確認検知部
７３ 第一センサ部
７５ 第二センサ部
７６ 吸込風路
７７ 下流風路
７８ 風路切換機構
７９ フック
８１ 第一遠心分離部
８２ 第二遠心分離部
８３ 遠心分離部
８５ 排気風路
８６ 頂部カバー
８７ 第二分離部上カバー
９１ 第一遠心分離室
９２ 集塵容器
９２ａ 開放端
９３ 第一フィルタ部
９５ 塵埃捕捉カップ
９７ 集塵室
９８ 吸気口
１０１ 大径部
１０２ 傾斜部
１０３ 小径部
１０５ 傾斜面
１０６ 骨
１０７ 枠体
１０８ 第一メッシュフィルタ
１０９ 第一開口
１１１ 第二開口
１１２ 第二メッシュフィルタ
１１３ 中継風路
１１５ 第二遠心分離室
１１６ 円筒形状壁
１１７ 円錐台形状壁
１１８ 導入口
１１９ 内筒
１２１ 排気口
１２２ 廃棄口
１２５ 塵埃捕捉傘
１２５ａ 一方の面
１２５ｂ 他方の面
１２６ 細塵集塵室
１２７ 第二排気口
１２８ 凹部
１３１ レバー受
１３２ 軸カバー
１３３ 蓋本体
１３５ コイルバネ

Claims (1)

1. 設置面に対して高さを有する壁面と、前記壁面に設けられて前記設置面に沿う幅と前記設置面の法線方向の高さとを有する吸込口と、を有する本体ケースと、
   前記吸込口に流体的に接続される集塵容器と、
   前記集塵容器を介して前記吸込口に負圧を作用させる電動送風機と、を備え、
   前記集塵容器は、前記吸込口から流れ込む塵埃を空気から遠心分離する第一遠心分離部と、前記第一遠心分離部を通過する塵埃を空気から分離する第二遠心分離部と、を含む多段型の遠心分離部を備える電気掃除装置。

Images