JP2017055835A - 電気掃除装置 - Google Patents

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Takeshi Sato
毅 佐藤
市川 洋光
Hiromitsu Ichikawa
洋光 市川
裕司 大塚
Yuji Otsuka
裕司 大塚
大下 悟
Satoru Oshita
悟 大下
村田 博光
Hiromitsu Murata
村田  博光
田中 正俊
Masatoshi Tanaka
正俊 田中
幸雄 町田
Yukio Machida
幸雄 町田
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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。
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