JP2017189315A - 清掃器具および清掃ロボット - Google Patents

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Abstract

【課題】従来よりも衛生面に優れた清掃器具を実現する。
【解決手段】清掃器具(1)は、被吸着体を吸着する粘着部(11)と、当該粘着部(11)を内包する膜部(12)とを備える。膜部(12)には、当該膜部(12)に印加された外力に応じて拡張される孔部(12a)が設けられている。膜部(12)に所定の大きさ以上の外力が印加された場合に、粘着部(11)は、孔部(12a)を介して膜部(12)の外部に露出する。
【選択図】図1

Description

本発明は、清掃に用いられる清掃器具に関する。
被清掃面(例:床または机)から塵または埃等のゴミ(被吸着体,被清掃体)を除去するための清掃器具が、例えば特許文献1〜6に記載されている。
特許文献1には、清掃布、清掃布を装着するヘッド部、および柄を備える清掃具が記載されている。上記清掃具においては、ヘッド部に清掃布が装着されるとともに、ヘッドの清掃面側に凹部が設けられている。凹部内には粘着性部材が配設され、清掃婦には粘着性部材を露呈させる開口部が設けられている。清掃時に、細かいゴミは清掃布の繊維の絡み等により捕集され、粒の粗いゴミは粘着性部材により捕集される。
特許文献2には、高分子ゲルを、例えば床の上に接触させ、床の上のゴミ等をゲルに付着させることで自動的に掃除を行う清掃装置が記載されている。また、上記清掃装置はゲルを回流させるための回流部を備え、床にゲルの新しい部分が接触するように構成されている。
特許文献3には、ローラ主材の外周面に粘着膜層が形成されている回転式粘着クリーナが記載されている。回転式粘着クリーナを清掃対象物に押し当てることで、清掃対象物の表面に付着している塵や汚れが粘着膜層へ粘着転移する。
特許文献4には、カビ取り成分を含有する基材層を支持シート上に設けた貼付清掃シートが記載されている。基材層は、当該基材層を被清掃部に粘着させるための親水性粘着材を含有する。
特許文献5には、支持シートと、カビ取り成分と、水溶性シートとを具備する貼付清掃シートが記載されている。水溶性シートは水和又は/及び水に溶けることにより接着性を発現する。貼付清掃シートは、水溶性シートおよび水を介して被清掃部に粘着される。
特許文献6には、支持体上に粘着材層を有するクリーニングフィルムが記載されている。粘着材層は膨潤性ゲルを含み、微細な凹凸を有する基材の表面の異物を除去する場合に、微細な凹凸に追従して異物を除去することができる。
特許第3621197号公報(2005年2月16日公開) 特開平11−137504号公報(1999年5月25日公開) 特開2014−64833号公報(2014年4月17日公開) 特開平10−179498号公報(1998年7月7日公開) 特開2000−41935号公報(2000年2月15日公開) 特開2010−58040号公報(2010年3月18日公開)
Mariam Mir, Murtaza Najabat Ali, Javaria Sami, and Umar Ansari, "Review of Mechanics and Applications of Auxetic Structures", Hindawi Publishing Corporation Advances in Materials Science and Engineering Volume 2014.
しかしながら、特許文献1および3〜6に記載されている従来技術はいずれも、吸着した被吸着体が清掃の完了後に露出したままとなるため、非衛生的であるという問題がある。また、特許文献2に記載されている清掃装置は、上述した通りゲルを回流させる回流部を有する。しかし、ゲルとともに回流した被吸着体は、ゲルの床に接触する面以外の面において露出すると考えられるため、同様に非衛生的である。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来よりも衛生面に優れた清掃器具を実現することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る清掃器具は、被吸着体を吸着する粘着部と、上記粘着部を内包する膜部と、を備え、上記膜部には、当該膜部に印加された外力に応じて拡張される孔部が設けられ、上記膜部に所定の大きさ以上の外力が印加された場合に、上記粘着部は、上記孔部を介して上記膜部の外部に露出する。
本発明の一態様に係る清掃器具によれば、従来よりも衛生面に優れた清掃器具を実現できるという効果を奏する。
(a)は実施形態1に係る清掃器具の構成を示す断面図であり、(b)は(a)に示した清掃器具に圧力を印加した状態を示す断面図であり、(c)は(a)において点線で示した領域を拡大した図であり、(d)は(b)において点線で示した領域を拡大した図である。 (a)は実施形態1の変形例に係る清掃器具の構成を示す断面図であり、(b)は張力印加部により膜部に張力を印加した状態の、(a)に示した清掃器具を示す断面図である。 (a)は実施形態2に係る清掃器具の構成を示す断面図であり、(b)はポアソン比について説明するための図である。 (a)〜(d)はそれぞれ、実施形態2に係る清掃器具の動作について説明するための図である。 (a)は実施形態3に係る清掃器具の構成を示す断面図であり、(b)はメッシュ部に圧力が印加されていない場合における、(a)に点線で示した領域の拡大図であり、(c)はメッシュ部に圧力が印加されていない場合における、メッシュ部の下面を示す図であり、(d)はメッシュ部に圧力が印加されている場合における、(a)に点線で示した領域の拡大図であり、(e)はメッシュ部に圧力が印加されている場合における、メッシュ部の下面を示す図である。 (a)は実施形態4に係る清掃器具の構成を示す断面図であり、(b)はメッシュ部に圧力が印加された状態の清掃器具を示す図であり、(c)は(b)において破線で示した領域Aの拡大図であり、図6の(d)は(b)において破線で示した領域Bの拡大図であり、(e)はメッシュ部の内部における粘着部および膜部の移動を示す図である。 (a)は実施形態5に係る清掃器具の構成を示す断面図であり、(b)は圧力印加部により圧力を印加された状態の清掃器具を示す図であり、(c)は、清掃に用いられた後の清掃器具の状態を示す図であり、(d)は(c)に示す清掃器具から最外層の粘着部を除去した状態を示す図である。 (a)は実施形態6に係る清掃器具の構成を示す断面図であり、(b)は膜部に圧力を印加した状態を示す断面図であり、(c)は(a)において点線で囲んだ領域の拡大図であり、(d)は(b)において点線で囲んだ領域の拡大図である。 (a)は実施形態7に係る清掃器具の構成を示す断面図であり、(b)は膜部に圧力を印加した状態を示す断面図であり、(c)は(a)において点線で囲んだ領域の拡大図であり、(d)は(b)において点線で囲んだ領域の拡大図である。 実施形態8に係る清掃ロボットの要部の構成を示す図であり、(a)は清掃ロボットの外観を概略的に示す図であり、(b)は清掃ロボットの上面図であり、(c)は清掃ロボットの側面図であり、(d)は、(c)のA−A線矢視断面図である。 実施形態8に係る清掃ロボットによる清掃の一例を示す部分断面図であり、(a)は清掃器具に圧力が印加される前の状態を示す図であり、(b)は清掃器具に圧力が印加された後の状態を示す図である。
〔実施形態1〕
本発明の実施形態1について、図1に基づいて説明すれば、以下の通りである。まず、図1の(a)を参照し、本実施形態の清掃器具1の構成について述べる。図1の(a)は、清掃器具1の構成を示す断面図である。
以下に述べるように、清掃器具1は、ユーザが手動で被清掃面100(例:床または机)を清掃するための器具(ハンディクリーナ)であってよい。
(清掃器具1の構成)
清掃器具1は、粘着部11、膜部12、および圧力印加部13を備える。粘着部11は、被清掃面100上に存在する塵または埃等のゴミ(被吸着体)を吸着する部材である。粘着部11は、非圧縮性(変形の前後で密度が変化しない性質)を有し、かつ、表面に高いタック性(瞬間的な粘着性)を有する材料で構成される。
粘着部11の材料の具体例としては、エラストマーまたはゲル(ハイドロゲル、キセノゲル、オルガノゲル)等の高分子材料、PVA(ポリビニルアルコール)、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、あるいはシリコーン樹脂等が挙げられる。なお、粘着部11の材料として、一般的なゴム材料を用いることもできる。
膜部12は、粘着部11を内包する膜状の部材である。膜部12は柔軟性を有する材料で構成される。膜部12の材料は一般的な高分子材料であり、例えば粘着部11の材料として上述した、エラストマーまたはゲル等の高分子材料、PVA、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、あるいはシリコーン樹脂等が挙げられる。
また、膜部12の材料として、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、ポリエチレン、またはPET(ポリエチレンテレフタレート)等の、一般的に使用されており、かつ粘着性を有しない高分子材料を用いてもよい。
そして、膜部12には、膜部12に印加される圧力(外力)に応じて拡張される孔部12aがあらかじめ形成されている(後述の図1の(c)および(d)を参照)。孔部12aは、膜部12に所定の大きさ以上の圧力が印加された場合に、粘着部11を膜部12の外部に露出させることが可能な大きさに拡張される。
また、膜部12は、表面において高い滑り性を有する(摩擦係数が小さい)。このため、粘着部11は、膜部12に粘着しない。なお、粘着部11は、さらに洗剤成分を含有していてもよい。
上述のように、粘着部11は、ゴム、ゲル、またはエラストマー等の材料によって形成されている。このため、粘着部11は、広い弾性領域を有している。従って、粘着部11は、比較的大きい圧力(外力)が印加された場合にも、永久歪みが生じない。それゆえ、粘着部11は、圧力が印加されることにより一時的に大きい変形が生じても、当該圧力を除去した場合に元の形状に戻る。
このように、粘着部11は、圧力(外力)に対する自己復元性を有している。なお、粘着部11の材料として超弾性材料を使用することによっても、粘着部11に上述の自己復元性を付与することもできる。
なお、膜部12は、上述の自己復元性を有していなくともよい。膜部12が変形した場合には、例えば上記圧力とは異なる方向の外力を印加することによって、膜部12の形状を復元してもよい。また、粘着部11の自己復元力に追従して、膜部12の形状を復元させてもよい。但し、膜部12に上述の自己復元性を付与することもできる。
圧力印加部13は、清掃器具1を使用するユーザが把持し、粘着部11および膜部12に圧力を印加するための部材である。圧力印加部13は、ユーザによる手動操作が可能である。圧力印加部13は、膜部12の一部と接している。ここで、膜部12について、被清掃面100と対向する側を下側とし、当該下側とは逆の側を上側とする。以降、この上下方向を参照して、説明を行う。
清掃器具1において、圧力印加部13は、膜部12の上面と接している。圧力印加部13により、膜部12の上面に対して下方向の圧力を印加することで、膜部12を上下方向に圧縮する圧縮力が発生する。加えて、当該圧縮力の発生に応じて、膜部12を周方向に拡張させる張力が発生する。
(清掃器具1の動作)
続いて、清掃器具1の動作について、図1の(b)〜(d)をさらに参照して説明する。図1の(b)は、清掃器具1に上記圧力を印加した状態を示す断面図である。図1の(c)は、上述の図1の(a)において点線で囲んだ領域の拡大図である。また、図1の(d)は、図1の(b)において点線で囲んだ領域の拡大図である。
図1の(a)における白矢印は、清掃器具1の使用時に、圧力印加部13から膜部12に圧力が印加される方向(圧力印加方向)を示す。図1では、圧力印加方向が下方向である場合が例示されている。
図1の(a)および(c)に示す状態の清掃器具1において、ユーザが圧力印加部13を押下し、下方向の圧力を圧力印加部13から膜部12に印加すると、膜部12、および当該膜部12に内包される粘着部11に圧力が伝達される。この結果、膜部12および粘着部11のそれぞれに、下方向の圧縮力、および周方向の張力が作用する。
そして、上記圧縮力および張力により、図1の(b)および(d)に示すように、粘着部11および膜部12が変形する。このとき、膜部12が張力(応力)により周方向へ伸長されると同時に、膜部12の孔部12aが拡張される。
また、孔部12aの拡張によって、粘着部11の一部が孔部12aから突出(漏出)し、突出部11aを形成する。突出部11aが被清掃面100上のゴミに接触することで、ゴミが突出部11aに吸着される。
そして、ユーザが圧力印加部13の押下を停止する(または押下する力を緩和する)と、圧力印加部13から膜部12へ印加される圧力が解除される(または緩和される)。この結果、清掃器具1は、図1の(a)および(c)に示す状態に戻る。上述のように、粘着部11および膜部12は、形状記憶性を有しているためである。このとき、突出部11aは、ゴミを吸着したままで膜部12に内包(膜部12の内部に再導入)される。また、孔部12aが収縮することにより、ゴミが外部から遮蔽される。
(清掃器具1の効果)
本実施形態の清掃器具1によれば、ユーザは、ゴミを清掃したい場合には、圧力印加部13により手動で膜部12に大きい圧力を印加し、粘着部11の一部(突出部11a)を膜部12の外側に突出させ、当該突出部11aにゴミを吸着させることができる。そして、清掃完了後には、ユーザは膜部12に印加する圧力を緩和し、ゴミを吸着させた突出部11aを、膜部12の内部へと戻す(封じ込める)ことができる。
従って、清掃器具1においては、粘着部11に吸着されたゴミは、清掃完了後には膜部12の外部へ露出しない。従って、清掃器具1は従来の清掃器具と比較して、衛生面に優れた清掃器具となる。
なお、本実施形態では、ユーザによって手動で圧力(外力)を印加される圧力印加部13の構成が例示されていた。但し、圧力印加部13の構成は、これに限定されない。例えば、清掃器具1が清掃ロボットに備えられる場合、圧力印加部13は、当該清掃ロボットにより圧力を印加されるように構成されてよい。この点は、以下に述べる張力印加部13Aについても同様である。
〔変形例〕
続いて、実施形態1の変形例について、図2に基づいて説明する。図2の(a)は、上述の清掃器具1の変形例としての清掃器具1Aの構成を示す断面図である。清掃器具1Aは、清掃器具1の構成において、圧力印加部13に代えて張力印加部13Aを備える。
張力印加部13Aは、膜部12の周縁部に2つ、互いに対向する位置に設けられている。図2の(a)において白矢印で示すように、それぞれの張力印加部13Aは、互いに逆方向の張力(引っ張り力)を膜部12に対して印加する。また、張力は、膜部12を介して粘着部11へも印加される。
図2の(b)は、張力印加部13Aにより膜部12に張力を印加された状態の清掃器具1Aを示す断面図である。図2の(b)に示すように、張力印加部13Aにより張力を印加された膜部12は、圧力印加部13により圧力を印加された膜部12と同様に伸長され、孔部12aが拡張される。拡張された孔部12aから粘着部11の一部が漏出し、被清掃面100上のゴミを吸着することができる。張力を除去すると、ゴミを吸着した粘着部11が元の形状に戻り、膜部12に内包される。
上述した清掃器具1Aによっても、粘着部11に吸着されたゴミは、清掃完了後には膜部12の内部へと収容され、外部へ露出しない。従って、清掃器具1Aは清掃器具1と同様に、衛生面に優れた清掃器具となる。
以上のように、粘着部11を膜部12の外部に露出させるための外力は、圧力に限定されず、張力であってもよい。すなわち、本発明の一態様に係る清掃器具では、上記外力を印加するための外力印加部が設けられていればよい。
〔実施形態2〕
本発明の実施形態2について、図3および図4に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
(清掃器具2の構成)
図3の(a)は、本実施形態の清掃器具2の構成を示す断面図である。清掃器具2は、清掃器具1の構成において、膜部12に代えて膜部22を備える。膜部22は、オーセチック性を有する材料(オーセチック材料)で構成される点において膜部12と相違し、それ以外の点について膜部12と同様である。
なお、オーセチック材料とは、ポアソン比が負である材料を意味する。また、オーセチック性とは、ポアソン比が負であるという特性を意味する。
図3の(b)は、ポアソン比について説明するための図である。図3の(b)において、εxおよびεyは、それぞれ物体におけるx方向およびy方向の歪みである。以下の説明においては、物体の歪みについて、物体が拡張(膨張)する方向への歪みを正、収縮する方向への歪みを負とする。なお、y方向は、例えば上述の上下方向である。そして、x方向は、当該y方向に垂直な方向である。なお、y方向を圧縮・引張り方向とした場合、x方向はせん断方向である。
ポアソン比νは、ν=−εx/εyとして表される。オーセチック性を有しない材料(非オーセチック材料)の場合、νは正である。従って、εxとεyとは、それぞれ逆の符号である。例えば、εyが負である場合、εxは正である。すなわち、非オーセチック材料によって構成された物体が、y方向に圧縮された場合(図3の(b)の白矢印を参照)、当該物体はx方向に拡張される。
これに対し、オーセチック材料の場合、νは負である。従って、εxとεyとは、ともに同符号である。例えば、εyが負である場合、εxも負である。すなわち、オーセチック材料によって構成された物体がy方向に圧縮された場合、当該物体はx方向にも圧縮される。
オーセチック材料の具体例としては、延伸PTFE、高密度ポリエチレン、ウレタン、またはグラフェン等が挙げられる。また、オーセチック性は、材料の内部に所定の幾何構造を形成することで付与することが可能な特性である。このため、上述した材料以外の材料についても、ハニカム構造またはカイラル構造といった所定の幾何構造を形成することによって、オーセチック性を付与することができる。なお、当該幾何構造の具体例については、上述の非特許文献1に記載されている。
(清掃器具2の動作)
図4の(a)〜(d)はそれぞれ、清掃器具2の動作について説明するための図である。なお、見やすさのため、図4の(a)および(b)においては、ゴミ200(被吸着体)と膜部22とが離隔しているが、実際にはゴミ200と膜部22とは接触した状態である。なお、膜部22の孔部を、孔部22aと称する。
まず、図4の(a)に示すように、清掃器具2が被清掃面100(図3の(a)等を参照)上のゴミ200に当てがわれる。この状態で、下向きの圧力が膜部22に印加されると、図4の(b)に示すように、孔部22aが拡張される。上述した通り、膜部22はオーセチック性を有するため、膜部22は、圧力印加部13により印加された圧力によって上下方向に圧縮されることで、被清掃面100に平行な方向に収縮する。このため、孔部22aは、上述の孔部12aと比較して、開口面積が大きくなる。
そして、図4の(c)に示すように、孔部22aから粘着部11が突出して突出部11aが形成され、当該突出部11aによってゴミ200が吸着される。その後、圧力印加部13により印加されていた圧力が除去されることで、図4の(d)に示すように、突出部11aに吸着されていたゴミ200が膜部22の内部に収容され、孔部22aが閉じる。従って、ゴミ200を、外部に露出させることなく、清掃器具2の内部に保持することができる。
(清掃器具2の効果)
上述のように、清掃器具2の膜部22は、オーセチック性を有している。このため、圧力印加部13により圧力を印加された場合における、孔部22aの開口面積を、上述の清掃器具1における孔部12aの開口面積よりも大きくすることができる。従って、清掃器具2によれば、圧力印加時に粘着部11をより効率的に外部へ突出させることができるので、より効率的に清掃を行うことが可能となる。
また、孔部22aの開口面積を孔部12aの開口面積より大きくすることができるため、膜部22の内部に収容できるゴミの大きさの上限は、膜部12の内部に収容できるゴミの大きさの上限と比較して大きくなる。従って、清掃器具2は、清掃器具1に比べて、より大きいゴミを回収することができるため、清掃器具1より多くの種類のゴミ(被吸着体)に対して使用することができる。
〔実施形態3〕
本発明の実施形態3について、図5に基づいて説明すれば、以下の通りである。
(清掃器具3の構成)
図5の(a)は、本実施形態の清掃器具3の構成を示す断面図である。図5の(a)に示すように、清掃器具3は、清掃器具1の構成において、膜部12に代えてメッシュ部32を有する。
メッシュ部32は、内部に粘着部11を収容する部材である。メッシュ部32は、弾性変形を示す有機物または金属の繊維で編まれたメッシュ状の構造を有する。上記有機物の材料は、上述の膜部12の材料と同様であってよい。また、上記金属の材料の具体例としては、アルミ、アルミの合金、銅、真鍮等の銅合金、ニッケル、チタン、あるいは、チタンまたはニッケルの合金、鉄マンガンを含む合金等が挙げられる。
図5の(b)は、メッシュ部32に圧力が印加されていない場合における、図5の(a)に点線で示した領域の拡大図である。図5の(c)は、メッシュ部32に圧力が印加されていない場合における、メッシュ部32の下面を示す図である。図5の(b)および(c)に示すように、メッシュ部32に圧力が印加されていない場合には、メッシュ部32は、繊維が互いに交差しあうことで、当該メッシュ部32の内部と外部との間での物質の移動を遮断する。
図5の(d)は、メッシュ部32に圧力が印加されている場合における、図5の(a)に点線で示した領域の拡大図である。図5の(e)は、メッシュ部32に圧力が印加されている場合における、メッシュ部32の下面を示す図である。図5の(d)および(e)に示すように、圧力が印加されている場合には、メッシュ部32の面方向への伸びと、メッシュ部32を構成する繊維に直交する方向への当該繊維の収縮とによって、孔部32aが形成される。その結果、上述の各実施形態と同様、孔部32aから粘着部11の一部が突出してゴミを吸着する。
(清掃器具3の効果)
上述の清掃器具1では、膜部12における孔部12aがあらかじめ形成されていた。このため、圧力の印加時に、孔部12aにおいて応力集中が生じ、膜部12の強度が低下する可能性があった。この点は、上述の清掃器具2についても同様である。
これに対し、本実施形態の清掃器具3では、メッシュ部32において、孔部32aは、当該メッシュ部32の面方向への伸びと上述の繊維の収縮とによって形成される。このため、圧力の印加時に繊維の長手方向に応力が発生するため、孔部32aにおいて応力集中が生じにくい。従って、メッシュ部32によれば、上述の膜部12・22と比較して、膜部の強度をさらに向上させることが可能となる。
〔実施形態4〕
本発明の実施形態4について、図6に基づいて説明すれば、以下の通りである。
(清掃器具4の構成)
図6の(a)は、本実施形態の清掃器具4の構成を示す断面図である。図6の(a)に示すように、清掃器具4は、圧力印加部13、複数の清掃部材40、およびメッシュ部44(第2膜,膜部)を備える。また、清掃部材40のそれぞれは、粘着部41および膜部42(第1膜とも称される)を備える。
清掃部材40において、粘着部41は、それぞれ膜部42内に収容されている。膜部42は、1つ以上の粘着部41を内包する。粘着部41の材料は、上述した粘着部11の材料と同様である。また、膜部42の材料は、上述した膜部12(または膜部22)の材料と同様である。
このように、清掃部材40は、圧力印加部13を除いては、上述の清掃器具1(または清掃器具2)と概ね同様の構成を有する。なお、清掃部材40の膜部42に形成された孔部を孔部42aと称する。他方、メッシュ部44において形成される孔部を、孔部44a(第2孔部)と称する。
メッシュ部44は、複数の清掃部材40を内包する。つまり、メッシュ部44は、粘着部41を内包する複数の膜部42を内包する。メッシュ部44の材料および構造は、上述したメッシュ部44の材料および構造と同様である。なお、メッシュ部44に代えて、上述した膜部12または膜部22と同様の構成を有する膜部を、第2膜として用いてもよい。
(清掃器具4の動作)
図6の(b)は、メッシュ部44に圧力が印加された状態の清掃器具4を示す図である。図6の(c)は、図6の(b)において破線で示した領域Aの拡大図である。図6の(d)は、図6の(b)において破線で示した領域Bの拡大図である。
図6の(a)に示す状態の清掃器具4に対して、圧力印加部13により白矢印で示した方向に圧力が印加されると、図6の(b)に示すように、メッシュ部44、および、当該メッシュ部44に内包された複数の清掃部材40が変形する。このとき、上述したように、膜部42においては孔部42aが拡張され、メッシュ部44においては孔部44aが形成される。
このとき、図6の(c)に示すように、メッシュ部44および膜部42を介して被清掃面100(図6では不図示)と隣接する粘着部41は、その一部分が孔部42aおよび孔部44aを貫通してメッシュ部44の外部へ突出する。このように、複数の粘着部41の少なくとも1つは、孔部42aおよび孔部44aを介して、メッシュ部44の外部に露出する。以降、粘着部41における突出部を、突出部41aと称する。突出部41aにより、被清掃面100上のゴミが吸着される。
また、図6の(d)に示すように、メッシュ部44および膜部42を介して被清掃面100と隣接しない粘着部41も、その一部分が孔部42aを介して膜部42の外部へ突出する。その結果、メッシュ部44の内部においても、突出部41aが形成される。
このため、メッシュ部44の内部において、1つの清掃部材40(粘着部41)に形成された突出部41aの一部を、別の清掃部材40(粘着部41)の突出部41aと相互に接触させることができる。従って、1つの清掃部材40が吸着したゴミを、別の清掃部材40に受け渡すことができる。つまり、清掃部材40間でゴミを交換することができる。
また、図6の(e)は、メッシュ部44の内部における清掃部材40(粘着部41)の移動を示す図である。図6の(e)に示すように、メッシュ部44の内部では、複数の清掃部材40が密に配されておらず、当該清掃部材40が移動可能な空間(空洞)が設けられている。
このため、メッシュ部44の内部において、複数の清掃部材40を混合することで、例えば、既にゴミを吸着した清掃部材40(粘着部41)を、被清掃面100から離隔した位置に移動させることができる。また、まだゴミを吸着していない粘着部41を、被清掃面100に隣接する位置に移動させることもできる。
(清掃器具4の効果)
上述の清掃器具1〜3において、ゴミは、膜部(またはメッシュ部)の近傍に位置する粘着部の部分にのみ吸着されていた。これに対し、本実施形態の清掃器具4は、上述の通り、複数の清掃部材40(粘着部41)を有する。
このため、複数の清掃部材40の少なくとも1つ(メッシュ部44の近傍に位置する清掃部材40)に、ゴミを吸着させることができる。また、当該清掃部材40が吸着したゴミを、別の清掃部材40と交換することができる。加えて、既にゴミを吸着した清掃部材40を、清掃器具4の内側へ移動させることができる。
また、清掃部材40が移動可能な空間が、メッシュ部44の内部に設けられているため、既にゴミを吸着した清掃部材40を清掃器具4の内部へ移動させることにより、当該ゴミを清掃器具4の内側へ移動させることができる。この結果、清掃器具4の内側に位置する清掃部材40がさらにゴミの清掃に寄与するため、清掃器具4により回収できるゴミの量を増加させることができる。
なお、本実施形態では、清掃部材40において、複数の粘着部41がそれぞれ膜部42に内包(被覆)されている構成が例示されていた。但し、清掃器具4において、複数の粘着部41が、膜部42に内包されず、直接的にメッシュ部44に内包されていてもよい。
〔実施形態5〕
本発明の実施形態5について、図7に基づいて説明すれば、以下の通りである。図7の(a)は、本実施形態の清掃器具5の構成を示す側面図である。清掃器具5は、複数の粘着部51、複数の膜部52、圧力印加部53、および隔離膜55を備える。
清掃器具5は、複数の粘着部51および膜部52が積層された構造を有する。つまり、粘着部51を内包した複数の膜部52が、層状の構造を有する。粘着部51および膜部52の材料は、それぞれ上述した粘着部11および膜部12等と同様である。なお、膜部52に形成された孔部を、孔部52aと称する。
上述のように、粘着部51および52はそれぞれ、層状の構造を有する。具体的には、粘着部51および膜部52はそれぞれ、圧力印加部53の回転部53a(後述)の周囲に複数の円筒状(ロール状)の層を形成している。隔離膜55は、回転部53aの周方向における粘着部51の一端と他端とが互いに吸着することを防止するため、当該一端および他端の間に設けられる。
圧力印加部53は、複数の粘着部51および複数の膜部52に圧力を印加するための部材である。圧力印加部53は、回転部53aと把持部53bとを備える。回転部53aは円柱形状の部材であり、側面に複数の粘着部51および膜部52の層が形成される。把持部53bは、ユーザが把持し、回転部53aを介して膜部52に圧力を印加するための部分である。回転部53aは、回転部53aの軸周りで回転可能に把持部53bと接続されている。把持部53bにより印加された圧力は、回転部53aを介して粘着部51および膜部52に印加される。
図7の(b)は、膜部52に圧力を印加された状態の清掃器具5を示す図である。圧力印加部53により圧力を印加された膜部52は、膜部12等と同様に、孔部52aが拡張する。図7の(b)に示すように、拡張した孔部52aから粘着部51が突出して突出部51aを形成する。このため、当該突出部51aにより被清掃面上のゴミを吸着することができる。
図7の(c)は、清掃に用いられた後の清掃器具5の状態を示す図である。図7の(d)は、図7の(c)に示す清掃器具5から最外層の粘着部51(以下に述べる使用済み粘着部51A)を除去した状態を示す図である。
清掃器具5により清掃を行うと、清掃器具5の最外層に位置する粘着部51はゴミを吸着し、図7の(c)に示すように、使用済み粘着部51Aとなる。使用済み粘着部51Aは、ゴミを吸着していない粘着部51と比較して、ゴミを吸着する効率が低い。このため、使用済み粘着部51Aを最外層に有する清掃器具5により清掃作業を続行することは、作業効率の低下を招く。
このような場合、清掃器具5においては、隔離膜55を始点として、(i)使用済み粘着部51A、および、(ii)使用済み粘着部51Aを覆う(内包する)膜部52を除去する(剥がし取る)ことができる。使用済み粘着部51Aおよび膜部52を除去することで、図7の(d)に示すように、使用済み粘着部51Aの内側にあった粘着部51が、新たに最外層に位置することとなり、当該粘着部51によりゴミを吸着することができる。
本実施形態の清掃器具5も、上述の清掃器具1等と同様、衛生面に優れた清掃器具となる。特に、清掃器具5においては、ゴミが蓄積された最外層の粘着部51を容易に除去し、当該最外層に対して内側に位置していた粘着部51を使用して清掃を行うことができる。従って、上述した清掃器具4と同様、内部に位置していた粘着部51が清掃に寄与するため、回収できるゴミの量を増加させることができる。
なお、本実施形態では、清掃器具5において、粘着部51および膜部52がそれぞれ、回転部53aの側面に円筒状の層を形成する構成が例示されていた。但し、粘着部51および膜部52はそれぞれ、例えば球状または平面状の層を複数形成してもよい。
〔実施形態6〕
本発明の実施形態6について、図8に基づいて説明すれば、以下の通りである。図8の(a)は、本実施形態の清掃器具6の構成を示す断面図である。清掃器具6は、清掃器具1の構成において、粘着部11および膜部12のそれぞれに代えて、粘着部61および膜部62を備える。
粘着部61および膜部62の材料は、それぞれ上述した粘着部11および膜部12等と同様である。但し、膜部62は、粘着部61に比べてヤング率が大きく設定されている。つまり、膜部62は、粘着部61に比べて変形しにくい(弾性が高い)。また、膜部62は、粘着部61と物理的または化学的に結合している。このため、粘着部61と膜部62との相対的な位置関係は変化しない。
そして、膜部62には、切れ目62aが形成されている。また、粘着部61には、切れ目62aと一致する位置(切れ目62aと連続する位置)に、切れ目61bが形成されている。
続いて、図6の(b)〜(d)をさらに参照し、清掃器具6の動作について説明する。図8の(b)は、膜部62に圧力を印加した状態を示す断面図である。図8の(c)は、図8の(a)において点線で囲んだ領域の拡大図である。図8の(d)は、図8の(b)において点線で囲んだ領域の拡大図である。
図8の(a)および(c)に示す状態の清掃器具6において、図8の(a)に白矢印で示す向きに、粘着部61および膜部62が弾性変形する範囲の圧力が圧力印加部13により印加される。
そして、図8の(b)および(d)に示すように、印加された圧力により、粘着部61および膜部62が変形する。このとき、粘着部61および膜部62はそれぞれ、切れ目62aおよび切れ目61bを中心にして変形する。
具体的には、切れ目62aが拡大(開口)し、切れ目61bの内側の領域が、切れ目62aを介して膜部62の外部に露出して、突出部61aを形成する。突出部61aが被清掃面100上のゴミに接触することで、ゴミが突出部61aに吸着される。切れ目61bおよび62aを深くすることで、粘着部61の表面だけでなく、内部まで露出させることができる。
本実施形態の清掃器具6も、上述の清掃器具1等と同様、衛生面に優れた清掃器具となる。特に清掃器具6においては、粘着部61の表面だけでなく、内部の領域をも膜部62の外部に露出させることができる。そして、粘着部61の内部の領域が露出することにより、ゴミの吸着に用いることが可能な粘着部61の領域の面積が増加する。従って、粘着部61により吸着可能なゴミの量を増加させることができる。
〔実施形態7〕
本発明の実施形態7について、図9に基づいて説明すれば、以下の通りである。図9の(a)は、本実施形態の清掃器具7の構成を示す断面図である。清掃器具7は、清掃器具1の構成において、膜部12に代えて皮膜材料72を備える。
皮膜材料72は、粘着部11を覆う皮膜を形成する粒子状の部材である。なお、皮膜材料72は、粘着部11に吸着されている。皮膜材料72としては、シリコーン樹脂またはフッ素樹脂等、一般的なポリマー材料を用いることができる。皮膜材料72は、例えば球状、円筒状、または直方体(矩形状)等の形状を有していてよい。
皮膜材料72は、スプレーによるコート、ディップコート、蒸着、またはスパッタリング等の方法により形成される。皮膜材料72は、粘着部11と物理的または化学的に結合している。一方、皮膜材料72同士は、互いに結合していない。
図9の(b)は、皮膜材料72に圧力を印加した状態を示す断面図である。図9の(c)は、図9の(a)において点線で囲んだ領域の拡大図である。図9の(d)は、図9の(b)において点線で囲んだ領域の拡大図である。
図9の(a)および(c)に示す状態の清掃器具7に対して、圧力印加部13により白矢印で示すように下向きの圧力を印加すると、図9の(b)および(d)に示すように、粘着部11および皮膜材料72が変形する。
ここで、皮膜材料72同士は互いに結合していないため、互いに吸着力が働かない。このため、皮膜材料72に内包された粘着部11の形状が圧力により変化し、皮膜材料72の間を通って外部に突出部11aが形成される。このように、清掃器具7では、皮膜材料72間の空隙が、孔部として機能する。そして、上述の実施形態1等と同様、突出部11aによりゴミが吸着される。
本実施形態の清掃器具7も、上述の清掃器具1等と同様、衛生面に優れた清掃器具となる。特に清掃器具7においては、皮膜材料72の大きさを小さくする(例えば、皮膜材料72の厚さを、数10μから数mm程度までとする)ことで、粘着部11の表面に効率的にゴミを吸着させることができる。
〔実施形態8〕
本発明の実施形態8について、図10および図11に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施形態では、本発明の一態様に係る清掃器具を備えた清掃ロボット800について述べる。本実施形態では、清掃ロボット800として、被清掃面100(走行面,床面)上を自律走行(自律移動)することが可能なロボット掃除機を例示して説明する。
図10は、清掃ロボット800の要部の構成を示す図である。図10において、(a)は清掃ロボット800の外観を概略的に示す図であり、(b)は清掃ロボット800の上面図であり、(c)は清掃ロボット800の側面図であり、(d)は、(c)のA−A線矢視断面図である。
清掃ロボット800は、清掃器具8、カバー80、圧力印加部83、車輪部84、駆動装置85、コントローラ86、センサ87、および電源88を備えている。また、清掃器具8は、粘着部81、膜部82、および圧力印加部83を備えている。
粘着部81および膜部82はそれぞれ、上述の実施形態1の粘着部11および膜部12と同様のものであってよい。但し、実施形態1以外の上述の各実施形態および変形例における粘着部および膜部のそれぞれを、粘着部81および膜部82として用いることもできる。また、圧力印加部83は、コントローラ86によって動作が制御される点を除いては、上述の圧力印加部13等と同様である。
カバー80は、駆動装置85、コントローラ86、センサ87、および電源88を覆う保護部材である。また、カバー80は、清掃ロボット800の各部材を支持する支持部材としても機能する。なお、粘着部81および膜部82は、カバー80に対して外側に配置されている。
コントローラ86は、清掃ロボット800の各部材の動作を統括的に制御する。電源88は、清掃ロボット800の各部材を動作させるための電力を、当該各部材に供給する。センサ87は、対象物の近接を検知するセンサ(近接センサ)であり、例えば赤外線センサ等であってよい。
センサ87の検知結果(近接検知結果)は、清掃ロボット800の近傍に障害物が存在するか否かを示す信号として用いられる。なお、障害物とは、例えば後述の壁面150であってもよいし、被清掃面100における段差であってもよい。
車輪部84は、清掃ロボット800に、被清掃面100上における自律走行を行わせるために設けられた部材である。駆動装置85は、車輪部84を駆動する部材であり、例えばモータ等の駆動機構によって構成されていてよい。なお、車輪部84および駆動装置85を総称して、走行ユニットと称してもよい。被清掃面100上において清掃ロボット800を自律走行させることにより、清掃器具8によって被清掃面100を自動清掃することができる。
コントローラ86は、センサ87の検知結果に基づいて、駆動装置85を制御してよい。例えば、コントローラ86は、清掃ロボット800が障害物に近接した場合には、駆動装置85を制御し、清掃ロボット800が障害物を回避するように、当該清掃ロボット800の走行方向を設定(変更)してよい。
また、コントローラ86は、センサ87の検知結果に基づいて、駆動装置85を制御し、清掃ロボット800の走行速度を設定(変更)してもよい。例えば、コントローラ86は、清掃ロボット800が障害物に近接した場合には、当該清掃ロボット800の走行速度を減少させてもよい。
図11は、清掃ロボット800による清掃の一例を示す部分断面図であり、(a)は清掃器具8に圧力が印加される前の状態を示す図であり、(b)は清掃器具8に圧力が印加された後の状態を示す図である。なお、図11では、簡単のために、清掃器具8の近傍に位置する一部の部材のみが示されている。
ここで、被清掃面100に連結された面であって、当該被清掃面100と平行でない面を壁面150と称する。図11では、壁面150が被清掃面100と垂直な面である場合が例示されている。以下、壁面150に平行な方向を、縦方向と称する。図11(および上述の図10)に示されるように、粘着部81および膜部82は、清掃ロボット800の外縁部付近において、縦方向にも設けられている。
図11の(b)に示されるように、清掃器具8に圧力が印加された場合には、粘着部81の一部が膜部82の孔部から突出し、複数の突出部81aを形成する。その結果、突出部81aの一部(被清掃面100に向かって突出する突出部81a)は、被清掃面100上のゴミと接触し、当該ゴミを吸着する。
また、突出部81aの一部(壁面150に向かって突出する突出部81a)は、壁面150上のゴミと接触し、当該ゴミを吸着する。このように、清掃ロボット800を壁面150の近傍に位置させることにより、被清掃面100に加えて、壁面150をも清掃することができる。
また、粘着部81および膜部82を清掃ロボット800の外縁部付近に設けることにより、清掃ロボット800のその他の部材(特に駆動装置85、コントローラ86、センサ87、および電源88)が、障害物と直接的に接触することを防止することができる。つまり、粘着部81および膜部82を、清掃ロボット800の緩衝材(クッション)として利用することができる。これにより、清掃ロボット800が、走行時に障害物と接触(衝突)した場合であっても、当該障害物、および、清掃ロボット800の各部材の破損を防止することができる。
以上のように、本発明の一態様に係る清掃器具は、清掃ロボットに設けられてもよい。但し、本発明の一態様に係る清掃ロボットの構成は、上述の清掃ロボット800の構成のみに限定されない。例えば、被清掃面100上を自律歩行(自律移動)可能な人間型ロボットまたは動物型ロボットの足裏に、本発明の一態様に係る清掃器具を設けてもよい。
このように、本発明の一態様に係る清掃ロボットは、被清掃面100上を自律移動することにより、清掃器具によって当該被清掃面100を清掃可能であるように構成されていればよい。
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る清掃器具(1)は、被吸着体(ゴミ200)を吸着する粘着部(11)と、上記粘着部を内包する膜部(12)と、を備え、上記膜部には、当該膜部に印加された外力に応じて拡張される孔部(12a)が設けられ、上記膜部に所定の大きさ以上の外力が印加された場合に、上記粘着部は、上記孔部を介して上記膜部の外部に露出する。
上記の構成によれば、清掃器具において、膜部に所定の大きさ以上の外力が印加された場合に、粘着部を孔部から第1膜の外部に露出させる。そして、外部に露出した粘着部により、被吸着体が吸着される。
従って、ユーザは、膜部に圧力を印加することで、粘着部を膜部の外部に露出させ、当該粘着部により被吸着体を吸着し、清掃を行うことができる。清掃完了後には、上記圧力を緩和することで、粘着部に吸着された被吸着体とともに、粘着部を膜部の中へ収容できる。それゆえ、吸着された被吸着体が清掃完了後に膜部の外部に露出しないため、従来よりも衛生面に優れた清掃器具を実現することが可能となるという効果を奏する。
本発明の態様2に係る清掃器具は、上記態様1において、上記膜部が、オーセチック性を有することが好ましい。
上記の構成によれば、外力が印加された場合に膜部が収縮するため、孔部の開口面積がより大きくなる。それゆえ、より効率的に清掃を行うことが可能となるという効果を奏する。
本発明の態様3に係る清掃器具は、上記態様1または2において、上記膜部が、メッシュ状の構造を有することが好ましい。
上記の構成によれば、膜部への圧力の印加時に、メッシュ状の構造における繊維の長手方向に応力が発生するため、膜部において応力集中が生じにくい。それゆえ、膜部の強度を向上させることが可能となるという効果を奏する。
本発明の態様4に係る清掃器具は、上記態様1から3のいずれか1つにおいて、上記膜部(メッシュ部44)が、複数の上記粘着部(41)を内包し、上記膜部に所定の大きさ以上の外力が印加された場合に、複数の上記粘着部の少なくとも1つは、上記孔部を介して、上記膜部の外部に露出することが好ましい。
上記の構成によれば、膜部に圧力を印加することで、複数の粘着部の少なくとも1つにより被吸着体を吸着することができる。また、膜部の内部において、隣接する粘着部同士で、吸着した被吸着体を交換することもできる。それゆえ、吸着した被吸着体を清掃器具の内側へ移動させることで、内側に位置する粘着部が清掃に寄与するため、回収できる被吸着体の量を増加させることが可能となるという効果を奏する。
本発明の態様5に係る清掃器具は、上記態様4において、上記膜部の内部に、複数の上記粘着部が移動可能な空間が設けられていることが好ましい。
上記の構成によれば、例えば、孔部の近傍に位置する粘着部を膜部の内部へと移動することができる。従って、粘着部の移動することに伴い、粘着部に吸着された被吸着体を清掃器具の内側へ移動させることができる。それゆえ、回収できる被吸着体の量を増加させることが可能となるという効果を奏する。
本発明の態様6に係る清掃器具は、上記態様1から3のいずれか1つにおいて、上記粘着部を内包した複数の上記膜部(42)を内包する第2膜(メッシュ部44)をさらに備え、上記第2膜には、当該第2膜に印加された外力に応じて拡張される第2孔部(孔部44a)が設けられ、上記第2膜に所定の大きさ以上の外力が印加された場合に、複数の上記粘着部の少なくとも1つは、上記孔部および上記第2孔部を介して、上記第2膜の外部に露出することが好ましい。
上記の構成によれば、上述の態様4に係る清掃器具と同様の効果を奏する。
本発明の態様7に係る清掃器具は、上記態様1から3のいずれか1つにおいて、上記粘着部(51)を内包した複数の上記膜部(52)は、層状の構造を有することが好ましい。
上記の構成によれば、最表層の粘着部により被吸着体を吸着した後、当該粘着部を除去し、内側に位置していた粘着部を使用して清掃を行うことができる。それゆえ、清掃器具において内側に位置する粘着部が清掃に寄与するため、回収できる被吸着体の量を増加させることが可能となるという効果を奏する。
本発明の態様8に係る清掃器具は、上記態様1または2において、上記孔部は、上記膜部に形成された切れ目(62a)であり、上記孔部の切れ目と一致する位置に、上記粘着部の切れ目(61b)が形成されていることが好ましい。
上記の構成によれば、粘着部および膜部への圧力の印加により、粘着部の内部を露出させ、被吸着体を吸着させることができる。それゆえ、被吸着体の吸着に用いることが可能な領域の面積が増加し、吸着可能な被吸着体の量を増加させることが可能となるという効果を奏する。
本発明の態様9に係る清掃器具は、上記態様1または2において、上記膜部は、上記粘着部に吸着された粒子状の皮膜材料(72)によって構成されることが好ましい。上記の構成によれば、例えば、皮膜材料の大きさを小さくすることにより、粘着部の表面により効率的に被吸着体を吸着させることが可能となるという効果を奏する。
本発明の態様10に係る清掃ロボット(800)は、上記態様1から9のいずれか1つに係る清掃器具を備えることが好ましい。
上記の構成によれば、本発明の一態様に係る清掃器具と同様の効果を奏する。
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
1、1A、2、3、4、5、6、7、8 清掃器具
800 清掃ロボット
11、41、51、51A、61、71 粘着部
12、22、42、52、62 膜部
12a、22a、32a、42a、52a、62a 孔部
32 メッシュ部
44 メッシュ部(第2膜)
44a 孔部(第2孔部)
61b、62a 切れ目
72 皮膜材料
200 ゴミ(被吸着体)

Claims (10)

  1. 被吸着体を吸着する粘着部と、
    上記粘着部を内包する膜部と、を備え、
    上記膜部には、当該膜部に印加された外力に応じて拡張される孔部が設けられ、
    上記膜部に所定の大きさ以上の外力が印加された場合に、上記粘着部は、上記孔部を介して上記膜部の外部に露出することを特徴とする清掃器具。
  2. 上記膜部は、オーセチック性を有することを特徴とする請求項1に記載の清掃器具。
  3. 上記膜部は、メッシュ状の構造を有することを特徴とする請求項1または2に記載の清掃器具。
  4. 上記膜部は、複数の上記粘着部を内包し、
    上記膜部に所定の大きさ以上の外力が印加された場合に、複数の上記粘着部の少なくとも1つは、上記孔部を介して、上記膜部の外部に露出することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の清掃器具。
  5. 上記膜部の内部には、複数の上記粘着部が移動可能な空間が設けられていることを特徴とする上記請求項4に記載の清掃器具。
  6. 上記粘着部を内包した複数の上記膜部を内包する第2膜をさらに備え、
    上記第2膜には、当該第2膜に印加された外力に応じて拡張される第2孔部が設けられ、
    上記第2膜に所定の大きさ以上の外力が印加された場合に、複数の上記粘着部の少なくとも1つは、上記孔部および上記第2孔部を介して、上記第2膜の外部に露出することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の清掃器具。
  7. 上記粘着部を内包した複数の上記膜部は、層状の構造を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の清掃器具。
  8. 上記孔部は、上記膜部に形成された切れ目であり、
    上記孔部の切れ目と一致する位置に、上記粘着部の切れ目が形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の清掃器具。
  9. 上記膜部は、上記粘着部に吸着された粒子状の皮膜材料によって構成されることを特徴とする請求項1または2に記載の清掃器具。
  10. 請求項1から9のいずれか1項に記載の清掃器具を備えた清掃ロボット。
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