JP2018196511A - 電気掃除装置 - Google Patents

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裕樹 丸谷
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Abstract

【課題】利便性を確保しつつ電気掃除機の小型化が可能な電気掃除装置を提供する。【解決手段】電気掃除機11は、本体ケース20と、駆動輪と、掃除部22と、集塵部23と、集塵量検出部と、走行制御部26とを備える。駆動輪は、本体ケース20を走行可能とする。掃除部22は、塵埃を掃除する。集塵部23は、掃除部22により掃除された塵埃を溜める。集塵量検出部は、集塵部23に溜められた塵埃量を検出する。走行制御部26は、駆動輪の駆動を制御して電気掃除機11を自律走行させる。走行制御部26は、掃除部22により掃除しているときに集塵量検出部により検出した塵埃量が所定量以上である場合には電気掃除機11をダストステーション12へと走行させ、ダストステーション12にて集塵部23の塵埃を集塵容器53へと移送した後、掃除を再開させるように電気掃除機11をダストステーション12から離脱させる。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電気掃除機と基地装置とを備えた電気掃除装置に関する。
従来、被掃除面上を自律走行しながら掃除をする、いわゆる自律走行型の電気掃除機(掃除ロボット)が知られている。この電気掃除機は、電源として二次電池を内蔵している。そして、この電気掃除機は、掃除終了後などの待機中に二次電池を充電するための基地装置としての充電台とともに電気掃除システムを構成している。
この種の電気掃除機には、被掃除面としての床面から捕集した塵埃を溜める集塵部が設けられている。そして、掃除中、集塵部に所定量以上の塵埃を捕集すると、充電台に帰還して掃除を終了する電気掃除機がある。この場合、掃除が終了する毎にユーザが集塵部の塵埃を廃棄するのでは不便であることから、集塵部にある程度の量、例えば１週間分程度の塵埃量を収容できるようにすることが望ましい。そのため、利便性を確保したまま電気掃除機を小型化することが容易でない。
また、充電台に塵埃を移送する塵埃収容部としての集塵容器を備え、掃除が終了して電気掃除機が充電台に帰還すると、集塵部の塵埃を集塵容器へと移送するものがある。この場合、ユーザが電気掃除機の集塵部の塵埃を都度廃棄する手間が生じず、利便性を確保できるものの、塵埃を集塵容器へと移送するタイミングは掃除が終了したときであることから、電気掃除機の集塵部に溜められる塵埃量を少なくとも１回の掃除分以上に設定しておく必要があるため、電気掃除機の充分な小型化は難しい。
特開２０１３−１６９２２４号公報 特開２０１６−１５９７５号公報
本発明が解決しようとする課題は、利便性を確保しつつ電気掃除機の小型化が可能な電気掃除装置を提供することである。
実施形態の電気掃除装置は、自律走行可能な電気掃除機と、この電気掃除機で捕集した塵埃の少なくとも一部を移送して収容する塵埃収容部を備えた基地装置とを有する。電気掃除機は、本体ケースと、駆動部と、掃除部と、集塵部と、集塵量検出手段と、走行制御手段とを備える。駆動部は、本体ケースを走行可能とする。掃除部は、塵埃を掃除する。集塵部は、掃除部により掃除された塵埃を溜める。集塵量検出手段は、集塵部に溜められた塵埃量を検出する。走行制御手段は、駆動部の駆動を制御して電気掃除機を自律走行させる。また、走行制御手段は、掃除部により掃除しているときに集塵量検出手段により検出した塵埃量が所定量以上である場合には電気掃除機を基地装置へと走行させ、この基地装置にて集塵部の塵埃を塵埃収容部へと移送した後、掃除を再開させるように電気掃除機を基地装置から離脱させる。
第１の実施形態の電気掃除装置を示す斜視図である。 同上電気掃除装置の電気掃除機を示す底面図である。 同上電気掃除機の内部構造を示すブロック図である。 同上電気掃除装置の基地装置の内部構造を示すブロック図である。 同上電気掃除機が基地装置に接続された状態を示す斜視図である。 (a)は同上電気掃除機が基地装置へと走行して塵埃を移送した後、基地装置から離脱して掃除を再開するまでの動作の一例を模式的に示す説明図、(b)は同上電気掃除機が基地装置へと走行して塵埃を移送した後、基地装置から離脱して掃除を再開するまでの動作の他の例を模式的に示す説明図である。 第２の実施形態の電気掃除装置の電気掃除機の内部構造を示すブロック図である。
以下、第１の実施形態の構成を、図面を参照して説明する。
図１ないし図３において、11は自律走行体としての電気掃除機であり、この電気掃除機11は、この電気掃除機11の基地部となる基地装置としてのダストステーション(充電台)12とともに自律走行体装置としての電気掃除装置(電気掃除システム)13を構成するものである。そして、電気掃除機11は、本実施形態において、走行面としての被掃除面である床面上を自律走行(自走)しつつ床面を掃除する、いわゆる自走式のロボットクリーナ(掃除ロボット)である。
そして、この電気掃除機11は、中空状の本体ケース20を備えている。また、この電気掃除機11は、駆動部である駆動輪21を備えている。さらに、この電気掃除機11は、塵埃を掃除する掃除部22を備えている。また、この電気掃除機11は、塵埃を溜める集塵部23を備えている。さらに、この電気掃除機11は、センサ部24を備えている。また、この電気掃除機11は、集塵量検出手段としての集塵量検出部25を備えている。さらに、この電気掃除機11は、走行制御手段としての走行制御部26を備えている。また、この電気掃除機11は、地図保持部27を備えていてもよい。さらに、この電気掃除機11は、コントローラである制御手段としての制御部28を備えていてもよい。また、この電気掃除機11は、報知手段としての表示部29を備えていてもよい。そして、この電気掃除機11は、給電用の電源部としての電池である二次電池30を備えていてもよい。また、この電気掃除機11は、例えば有線、あるいは無線によりネットワークを介して通信する情報送信手段としてのデータ通信手段(通信部)を備えていてもよい。さらに、この電気掃除機11は、ダストステーション12、外部装置、あるいは使用者との間で信号が入出力される入出力部を備えていてもよい。なお、以下、電気掃除機11(本体ケース20)の走行方向に沿った方向を前後方向(図１などに示す矢印FR，RR方向)とし、この前後方向に対して交差(直交)する左右方向(両側方向)を幅方向として説明する。
本体ケース20は、例えば合成樹脂などにより形成されている。この本体ケース20は、例えば扁平な円柱状(円盤状)などに形成されていてもよい。また、この本体ケース20には、集塵口である吸込口33が設けられていてもよい。さらに、この本体ケース20には、塵埃排出口34が設けられていてもよい。吸込口33および塵埃排出口34は、例えば本体ケース20の床面に対向する下部などに設けられていてもよい。また、塵埃排出口34は、例えば電気掃除機11(本体ケース20)の後部寄りに配置されていてもよい。さらに、この塵埃排出口34は、蓋体35により開閉可能に閉塞される。この蓋体35は、ダストステーション12側により開閉される際に用いられる引っ掛け溝部35aを備えていてもよい。
駆動輪21は、電気掃除機11(本体ケース20)を床面上で前進方向および後退方向に走行(自律走行)させる、すなわち走行用のものである。本実施形態では、この駆動輪21は、例えば本体ケース20の左右に一対設けられている。この駆動輪21は、駆動手段(駆動制御部)としてのモータ37により駆動される。なお、この駆動輪21に代えて、駆動部としての無限軌道などを用いることもできる。
モータ37は、駆動輪21に対応して配置されている。したがって、本実施形態では、このモータ37は、例えば左右一対設けられている。そして、このモータ37は、各駆動輪21を独立して駆動させることが可能となっている。
掃除部22は、例えば床面や壁面などの被掃除部の塵埃を除去するものである。この掃除部22は、例えば床面上の塵埃を吸込口33から集めて捕集したり、壁面を拭き掃除したりする機能を有している。この掃除部22は、吸込口33から空気とともに塵埃を吸い込む電動送風機38と、吸込口33に回転可能に取り付けられて塵埃を掻き上げる回転清掃体としての回転ブラシ39およびこの回転ブラシ39を回転駆動させるブラシモータ40と、本体ケース20の前側などの両側に回転可能に取り付けられて塵埃を掻き集める旋回清掃部としての補助掃除手段(補助掃除部)であるサイドブラシ41およびこのサイドブラシ41を駆動させるサイドブラシモータ42との少なくともいずれかを備えていてもよい。
集塵部23は、掃除部22により捕集した塵埃を内部に溜めるものである。この集塵部23は、例えば本体ケース20に一体的、あるいは本体ケース20とは別体で設けられている。本実施形態において、この集塵部23は、上流側が吸込口33と連通され、下流側が電動送風機38に連通されている。また、この集塵部23は、吸込口33と別個に、塵埃排出口34と連通されている。そして、この集塵部23は、塵埃排出口34を介して、内部に溜めた塵埃をダストステーション12へと移送可能となっている。
センサ部24は、電気掃除機11の走行をサポートする各種の情報をセンシングするものである。より具体的に、このセンサ部24は、例えば床面の凹凸状態(段差)や、走行の障害となる壁あるいは障害物、床面の塵埃量などをセンシングする、走行障害検出手段(走行障害検出部)である。また、このセンサ部24は、電気掃除機11の周囲の掃除領域の特徴などを抽出する特徴抽出部の機能を有している。このセンサ部24は、例えば検出センサ44を備えている。
検出センサ44は、電気掃除機11の走行障害となる物体があるか否かを検出するものである。この検出センサ44は、本実施形態では撮像手段(撮像部)であるカメラを備え、このカメラにより撮像された複数の画像に基づいて三角測量などの既知の技術を用いて物体(障害物)を検出するものとするが、例えば赤外線の反射を利用する赤外線センサやレーザ光を利用するセンサなどを用いてもよい。
集塵量検出部25は、集塵部23に溜められた塵埃量を検出するものである。この集塵量検出部25としては、例えば電動送風機38の電流値を検出する電流センサ、電動送風機38の吸込側の風量を検出する風量センサ、あるいは電動送風機38の吸込側の圧力を検出する圧力センサなどの、集塵部23に溜められた塵埃量を間接的に検出するセンサを用いてもよいし、例えば集塵部23に溜められた塵埃の高さを検出する光センサなどを用いて集塵部23に溜められた塵埃量を直接検出するセンサを用いてもよい。
走行制御部26は、モータ37の駆動を制御する、すなわち、モータ37に流れる電流の大きさおよび向きを制御することにより、モータ37を正転、あるいは逆転させることで、モータ37の駆動を制御し、モータ37の駆動を制御することで駆動輪21の駆動を制御するものである。この走行制御部26は、後述する地図保持部27により作成した地図に基づいて、最適な走行ルートを設定するように構成してもよい。ここで、作成する最適な走行ルートとしては、地図中の掃除可能な領域(障害物や段差などの走行不能な領域を除く領域)を最短の走行距離で走行できるルート、例えば電気掃除機11が可能な限り直進する(方向転換が最も少ない)ルート、障害物となる物体への接触が少ないルート、あるいは、同じ箇所を重複して走行する回数が最小となるルートなど、効率的に走行(掃除)を行うことができるルートが設定される。また、この走行制御部26は、センサ部24(検出センサ44)により検出した障害物に応じて走行ルートを随時変更することもできる。そして、この走行制御部26は、例えば駆動輪21すなわちモータ37を駆動して電気掃除機11を自律走行させる走行モードにおいて、電気掃除機11を互いに異なる速度とする複数の速度モードが設定されている。本実施形態では、例えば高速走行モード、中速走行モード、低速走行モードの３つが設定されている。さらに、この走行制御部26は、走行モード中、集塵量検出部25を介して、集塵部23に溜められた塵埃量を監視している。すなわち、この走行制御部26は、集塵量検出部25と電気的に接続されている。そして、集塵量検出部25により検出した集塵部23の塵埃量が所定量以上である場合には、掃除を一時的に中断して電気掃除機11をダストステーション12に帰還させ、集塵部23の塵埃をダストステーション12に移送した後、電気掃除機11をダストステーション12から離脱させて掃除を再開させるように制御する。なお、この走行制御部26は、制御部28に一体に設けられていてもよい。
地図保持部27は、センサ部24(例えば検出センサ44)により検出された電気掃除機11(本体ケース20)の周囲の走行障害となる物体の位置に基づき掃除領域を走行可能であるかどうかを示す地図(マップ)を作成および記憶するものである。例えば、本実施形態では検出センサ44のカメラにより撮像した画像中の物体の特徴点の三次元座標に基づき、電気掃除機11の自己位置、および、障害物となる物体の有無を判断するとともに、電気掃除機11が配置された掃除領域内に位置する物体(障害物)などの位置関係および高さを記す地図を作成する。すなわち、この地図保持部27には、既知のＳＬＡＭ(simultaneous localization and mapping)技術を用いることができる。また、この地図保持部27は、走行制御部26と電気的に接続されている。なお、この地図保持部27は、制御部28に一体に設けられていてもよい。
制御部28は、例えば制御手段本体(制御部本体)であるＣＰＵやＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えるマイコンが用いられる。この制御部28は、掃除部22と電気的に接続される掃除制御手段である掃除制御部46を備えている。さらに、この制御部28は、センサ部24と電気的に接続されるセンサ制御手段であるセンサ接続部47を備えている。また、この制御部28は、表示部29と電気的に接続される表示制御手段としての表示制御部48を備えている。すなわち、この制御部28は、掃除部22、センサ部24、表示部29などと電気的に接続されている。また、この制御部28は、二次電池30と電気的に接続されている。なお、この制御部28は、例えばフラッシュメモリなどの不揮発性のメモリなどを備えていてもよい。また、この制御部28は、二次電池30の充電を制御する充電制御部を備えていてもよい。
掃除制御部46は、掃除部22の電動送風機38、ブラシモータ40およびサイドブラシモータ42の駆動を制御する、すなわち、電動送風機38、ブラシモータ40、および、サイドブラシモータ42の通電量をそれぞれ別個に制御することで、これら電動送風機38、ブラシモータ40(回転ブラシ39)、および、サイドブラシモータ42(サイドブラシ41)の駆動を制御する。
センサ接続部47は、センサ部24(検出センサ44)による検出結果を取得するものである。また、このセンサ接続部47は、例えば検出センサ44のカメラの動作(シャッタ動作など)を制御して所定時間毎にカメラにより画像を撮像させる撮像制御部の機能を備えていてもよい。
表示制御部48は、表示部29に各種情報を表示するように制御する。例えば、表示制御部48によって、掃除開始からの経過時間、掃除の残り時間、あるいは掃除終了予定時刻などを表示部29に表示させることが可能となっている。また、この表示制御部48は、電気掃除機11の状態を表示して報知することが可能となっている。例えば、この表示制御部48は、電気掃除機11が待機中であること、二次電池30の充電中であること、ダストステーション12に一時的に帰還中であること、塵埃を集塵部23からダストステーション12側へと移送中であることなどの少なくともいずれかを表示部29に表示させることが可能となっている。
表示部29は、例えばＬＥＤや液晶表示装置(ＬＣＤ)などが用いられる。この表示部29は、電気掃除機11の上方からユーザが目視可能な位置に配置されている。この表示部29は、例えば本体ケース20の上面に配置されている。この表示部29には、例えばタッチパネルなどの入力手段が備えられていてもよい。
二次電池30は、掃除部22、センサ部24、集塵量検出部25、走行制御部26、地図保持部27、制御部28および表示部29などに給電するものである。また、この二次電池30、例えば本体ケース20の下部などに露出する接続部としての充電端子49と電気的に接続されており、これら充電端子49がダストステーション12側と電気的および機械的に接続されることで、このダストステーション12を介して充電されるようになっている。
入出力部は、図示しないリモコンなどの外部装置から送信される制御コマンドや、本体ケース20に設けられたスイッチ、あるいはタッチパネルなどの入力手段から入力される制御コマンドを取得するとともに、例えばダストステーション12などに対して信号を送受信するものである。例えば、この入出力部は、ダストステーション12などへと無線信号(赤外線信号)を送信する赤外線発光素子などの図示しない送信手段(送信部)、および、ダストステーション12やリモコンなどからの無線信号(赤外線信号)を受信するフォトトランジスタなどの図示しない受信手段(受信部)などを備えていてもよい。
一方、図１および図４などに示すダストステーション12は、掃除領域などに設置され、電気掃除機11の集塵部23に溜められた塵埃を移送する機能を備えている。このダストステーション12は、基地装置ケース体であるケース体51を備えている。また、このダストステーション12は、移送手段(移送部)としての移送力発生源である電動送風機52を備えていてもよい。さらに、このダストステーション12は、塵埃収容部としての集塵容器53を備えている。また、このダストステーション12は、電気掃除機11の二次電池30(図２)を充電する機能を備えていてもよい。この場合、このダストステーション12は、例えば定電流回路などの充電回路54を内蔵していてもよい。さらに、このダストステーション12は、電気掃除機11の二次電池30(図２)の充電用の充電用端子55を備えていてもよい。そして、このダストステーション12は、基地装置コントローラである基地制御手段としての基地制御部56を備えている。また、このダストステーション12は、図示しない商用交流電源などの外部電源から電源を取るステーション電源部である電源コード58を備えていてもよい。さらに、このダストステーション12は、例えば電気掃除機11を誘導するための誘導信号(ビーコン)を出力するように構成されていてもよい。この場合、このダストステーション12には、電気掃除機11の入出力部などと誘導信号などの信号の送受信をする送受信部をさらに備えていてもよい。
なお、以下、電気掃除機11がダストステーション12に接続されるとは、ダストステーション12に対して電気掃除機11が所定位置となり、塵埃排出口34(図２)と後述する塵埃吸込口59とが気密に接続されて、電気掃除機11(集塵部23)からダストステーション12(集塵容器53)へと塵埃を移送可能な状態となることをいうものとする。
ケース体51は、例えば合成樹脂などにより形成されている。このケース体51は、本体部61を備えている。また、このケース体51は、載置部62を備えている。
本体部61は、電動送風機52、集塵容器53、充電回路54、送受信部、基地制御部56などを内蔵する部分である。この本体部61は、例えば上方に向かって立ち上がって設けられている。
載置部62は、床面に沿って板状に延びる部分である。この載置部62には、電気掃除機11の駆動輪21が直接乗り上げるようになっている。また、この載置部62には、塵埃吸込口59が開口されている。さらに、この載置部62には、蓋体35を開閉するための蓋体開閉部としての引っ掛け部64が設けられている。
塵埃吸込口59は、集塵容器53と連通しているとともに、電気掃除機11がダストステーション12に接続された状態で電気掃除機11の塵埃排出口34(図２)と連通するものである。この塵埃吸込口59は、例えば四角形状に形成されていてもよい。また、この塵埃吸込口59の外縁部には、塵埃排出口34(図２)と気密に接続するためのシール部材65が取り付けられていてもよい。また、この塵埃吸込口59の内部には、引っ掛け部64が配置されている。さらに、この塵埃吸込口59は、図示しないダクト部を介して集塵容器53と気密に接続されている。
シール部材65は、塵埃排出口34(図２)と塵埃吸込口59との接続時の空気漏れを遮断するためのパッキンであり、例えばゴム系、あるいはエラストマなどの部材により形成されている。
引っ掛け部64は、電気掃除機11がダストステーション12に対して着脱されるに伴い蓋体35(図２)を開閉するものである。ケース体51に対して回動可能に軸支されている。そして、この引っ掛け部64は、電気掃除機11がダストステーション12へと接近するに従って蓋体35の引っ掛け溝部35a(図２)に先端部が挿入され、電気掃除機11がダストステーション12にさらに接近することで電気掃除機11側に押圧されることにより下方に回動されて、充電用端子55が充電端子49(図２)と接続される位置となるまでに蓋体35(図２)を下方へと開き、塵埃排出口34(図２)を露出させるものである。
電動送風機52は、塵埃吸込口59を介して塵埃を集塵容器53へと空気とともに吸い込むとともに、塵埃が捕集された空気を、ケース体51に設けられた図示しない排気開口から排気するように構成されている。
集塵容器53は、電気掃除機11の集塵部23内に溜められた塵埃を内部に移送して収容する集塵ボックスである。この集塵容器53は、ケース体51に対して着脱可能としてもよい。また、この集塵容器53には、(ダクト部を介して)塵埃吸込口59と連通する図示しない連通開口が開口されているとともに、電動送風機52の吸込側と連通する図示しない排気開口が前後方向に沿って連通開口とは別個に開口されている。すなわち、この集塵容器53は、上流側が塵埃吸込口59と連通され、下流側が電動送風機52の吸込側と連通されている。そして、この集塵容器53は、電動送風機52の駆動により空気とともに塵埃吸込口59から吸い込んだ塵埃を内部に溜めるようになっている。また、この集塵容器53内には、通過する空気中に含まれる塵埃が電動送風機52へと吸い込まれないようにするための図示しないフィルタ体が配置されていてもよいし、塵埃を遠心分離(サイクロン分離)するように構成されていてもよい。
充電回路54は、例えば定電流回路などの既知の回路を用いることができる。この充電回路54は、基地制御部56と一体に設けられていてもよい。
充電用端子55は、充電回路54と電気的に接続されている。この充電用端子55は、例えばケース体51の載置部62に例えば一対設けられている。そして、この充電用端子55は、ダストステーション12に帰還した電気掃除機11の充電端子49と機械的および電気的に接続されるようになっている。
基地制御部56は、例えばマイコンなどであり、電動送風機52、送受信部および充電回路54などの動作をそれぞれ制御するものである。この基地制御部56は、電動送風機52の駆動を制御する送風機制御部67を備えていてもよい。また、この基地制御部56は、充電回路54の駆動を制御する充電制御部68を備えていてもよい。
電源コード58は、例えば壁面などに設けられたコンセントに接続されることで外部電源を電動送風機52、充電回路54および基地制御部56などに供給するものである。
外部装置は、建物の内部では例えばホームゲートウェイを介してネットワークに対して有線あるいは無線通信可能であるとともに、建物の外部ではネットワークに対して有線あるいは無線通信可能な、例えばＰＣ(タブレット端末(タブレットＰＣ))やスマートフォン(携帯電話)などの汎用のデバイスである。この外部装置は、画像を表示する表示機能を有していてもよい。
次に、上記第１の実施形態の動作を、図面を参照しながら説明する。
一般に、電気掃除装置13は、電気掃除機11によって掃除をする掃除作業と、電気掃除機11の集塵部23に溜められた塵埃をダストステーション12の集塵容器53に移送する移送作業とを備える。電気掃除機11の電源が二次電池30である場合には、電気掃除装置13は充電作業をさらに備える。
まず、掃除作業において、掃除の開始から終了までの概略を説明する。電気掃除機11は、掃除を開始すると、地図保持部27に地図が保持されていない場合には、例えば予め地図作成動作を行い、走行制御部26がその作成した地図に基づいて走行ルートを設定する。また、地図保持部27に地図が保持されている場合には、走行制御部26がその地図に基づいて走行ルートを設定する。そして、電気掃除機11は、設定した走行ルートに沿って走行しながら掃除をする。
ここで、掃除中に集塵部23に所定量以上の塵埃が溜まった場合には、電気掃除機11は掃除を一時的に中断し、ダストステーション12へと移動して集塵部23の塵埃を集塵容器53に移送した後、ダストステーション12から離脱して掃除を再開する。
そして、掃除が終了すると、電気掃除機11は、ダストステーション12へと帰還した後、任意のタイミングで集塵部23の塵埃を集塵容器53に移送する移送作業に移行する。また、ダストステーション12が二次電池30を充電する機能を備えている場合、任意のタイミングで二次電池30の充電作業に移行する。
上記の制御をより具体的に説明すると、電気掃除機11は、例えば予め設定された掃除開始時刻となったときや、リモコンまたは外部装置によって送信された掃除開始の制御コマンドを入出力部によって受信したときなどのタイミングを掃除の開始タイミングとして動作を開始する。掃除の開始位置は、ダストステーション12でもよいし、ダストステーション12以外の位置でもよい。
次いで、地図保持部27に地図が保持されていない場合の地図作成動作としては、例えば走行制御部26が駆動輪21(モータ37)の駆動を制御して、掃除領域をランダムに、あるいは所定のルールにしたがって電気掃除機11を自律走行させ、地図保持部27が、電気掃除機11の自己位置を確認しながら、センサ部24(検出センサ44)により検出した周囲の走行障害などに基づいて地図を作成していく。
そして、この作成した地図、または、地図保持部27に予め保持された地図に基づき、走行制御部26が走行ルートを設定し、この走行ルートに沿って電気掃除機11が自律走行するように、走行制御部26が駆動輪21(モータ37)の駆動を制御する。また、掃除制御部46が掃除部22を動作させることで、掃除部22により掃除領域の床面を掃除する。掃除部22では、例えば制御部28(掃除制御部46)により駆動された電動送風機38、ブラシモータ40(回転ブラシ39)、あるいはサイドブラシモータ42(サイドブラシ41)により床面の塵埃を、吸込口33を介して集塵部23へと捕集する。
この走行中(掃除中)、走行制御部26は、集塵量検出部25を介して、集塵部23に溜められた塵埃量を監視している。そして、この塵埃量と予め記憶された閾値とを比較することで、塵埃量がこの閾値以上となったときには、集塵部23に所定量以上の塵埃が溜まった(集塵部23が満タンになった)ものと判断し、この集塵部23に溜まった塵埃をダストステーション12へと移送するために、電気掃除機11が一時的にダストステーション12へと帰還するように走行制御部26が駆動輪21(モータ37)の駆動を制御する。このとき、この塵埃量が所定量以上であると判断した位置に対応する地図上の位置を地図保持部27に保持(マーキング)してもよい。
ダストステーション12への帰還は、地図保持部27に保持された地図にしたがってダストステーション12に向かって走行するように走行制御部26が駆動輪21(モータ37)の駆動を制御する。また、ダストステーション12の位置が地図に記されていない場合には、例えばダストステーション12と信号を送受信することでダストステーション12に向かって接近するように走行制御部26が駆動輪21(モータ37)の駆動を制御する。このように掃除を一時的に中断してダストステーション12へと走行する際には、制御部28(掃除制御部46)が掃除部22を停止させていることが好ましい。また、走行制御部26は、電気掃除機11の走行速度を通常時よりも増加させることが好ましい。例えば、走行制御部26は、走行モードを通常の走行モード(中速走行モード)よりも走行速度が速いモードである高速走行モードに切り換えることが好ましい。さらに、表示部29は、このように集塵量検出部25により検出した塵埃量が所定量以上であり走行制御部26が電気掃除機11をダストステーション12へと走行させるときに、電気掃除機11が集塵部23の塵埃をダストステーション12の集塵容器53へと移送するために一時的にダストステーション12へと帰還中であることを表示することが好ましい。
電気掃除機11は、ダストステーション12に帰還すると、このダストステーション12とドッキングする(図５)。このとき、電気掃除機11は、例えば走行制御部26が、電気掃除機11の後部、すなわち集塵部23側をダストステーション12側に向けるように旋回した後、ダストステーション12へと後進して接近するように駆動輪21(モータ37)の駆動を制御する。そして、駆動輪21が載置部62へと乗り上げた状態で電気掃除機11がさらに後進すると、引っ掛け部64が電気掃除機11(本体ケース20)の下部後側に位置する蓋体35の引っ掛け溝部35aに挿入される。この状態で、電気掃除機11がさらに後進すると、引っ掛け部64が下方へと回動することで蓋体35を下方へと回動させていく。この後、電気掃除機11が最後部まで後進することで、蓋体35が開いて露出した塵埃排出口34と塵埃吸込口59とが上下に対向する位置となって気密に接続すると、充電端子49がダストステーション12の充電用端子55と機械的および電気的に接続する。この状態で、走行制御部26が駆動輪21(モータ37)の駆動を一時停止させ、電気掃除機11が後進を停止する。
そして、この電気掃除機11がダストステーション12に接続された状態で、例えばダストステーション12の基地制御部56(送風機制御部67)が電動送風機52を例えば所定時間動作させることで、塵埃排出口34および塵埃吸込口59を介して、集塵部23内に溜められた塵埃を集塵容器53へと移送する(移送作業)。塵埃の移送が終了すると、基地制御部56(送風機制御部67)が電動送風機52を停止させる。
次いで、電気掃除機11の掃除再開に当たり、二次電池30の容量が掃除の再開に不足している場合、基地制御部56(充電制御部68)は、充電回路54を介して二次電池30を充電してもよい。一方、二次電池30の容量が不足していない場合には、二次電池30を充電することなく、そのままダストステーション12から電気掃除機11を離脱させるように走行制御部26が駆動輪21(モータ37)の駆動を制御する。
この離脱の際には、単にダストステーション12に対して任意の位置に離脱してその位置から掃除を再開してもよい(図６(a))し、集塵部23の塵埃量が所定量以上であると判断した位置、すなわち掃除を一時的に中断した位置Ｐが地図保持部27に保持されている場合には、その地図に基づいて掃除を一時的に中断した位置Ｐへと復帰して掃除を再開してもよい(図６(b))。
なお、ダストステーション12から掃除を一時的に中断した位置Ｐへと走行する際には、掃除領域の掃除の進み具合に応じて掃除部22が動作するかしないかを設定してもよい。例えば、ダストステーション12と掃除を一時的に中断した位置Ｐとの間の床面が未掃除である場合には、制御部28(掃除制御部46)が掃除部22を動作させて掃除をし、掃除済みである場合には、制御部28(掃除制御部46)が掃除部22を停止させる(停止状態を維持する)ようにしてもよい。また、走行制御部26は、特に掃除部22を停止させた状態で掃除を一時的に中断した位置Ｐへと電気掃除機11を走行させる場合、その走行速度を通常時よりも増加させることが好ましい。例えば、走行制御部26は、走行モードを通常の走行モード(中速走行モード)よりも走行速度が速い走行モードである高速走行モードに切り換えることが好ましい。さらに、表示部29は、ダストステーション12から集塵部23の塵埃量が所定量以上であると判断した位置、すなわち掃除を一時的に中断した位置Ｐまで走行制御部26が電気掃除機11を走行させるときに、電気掃除機11が集塵部23の塵埃をダストステーション12の集塵容器53へと移送して掃除を再開するために走行中であることを表示することが好ましい。
そして、電気掃除機11は、掃除領域を完走すると掃除作業を終了し、走行制御部26が駆動輪21(モータ37)の駆動を制御してダストステーション12に帰還し、このダストステーション12とドッキングする。このドッキング動作は、上記と同様であるから説明を省略する。電気掃除機11がダストステーション12に接続されると、電気掃除装置13は、その所定時間後など、所定のタイミングで移送作業、あるいは充電作業に移行する。移送作業は、上記と同様であるから説明を省略する。なお、この移送作業により、次回の掃除時には集塵部23が空の状態から掃除を開始できるため、電動送風機38によって効率よく塵埃を吸い込むことができるものの、この移送作業は必須ではない。すなわち、電気掃除機11は、掃除中であっても集塵部23に所定量以上の塵埃が溜まった場合にはダストステーション12に帰還して塵埃を集塵容器53へと移送するから、掃除終了後にダストステーション12に帰還する度に必ずしも集塵部23の塵埃を集塵容器53へと移送しなくてもよく、例えば複数回帰還する毎に一度移送するようにしてもよいし、集塵部23に塵埃が予め設定された所定の塵埃量以上溜まっているときにのみ移送するようにしてもよい。また、充電作業も必須ではなく、例えば二次電池30の残量が充分にある場合には、充電をしなくてもよい。
このように、第１の実施形態によれば、走行制御部26が、電気掃除機11の地図保持部27により保持された地図に基づきダストステーション12へと電気掃除機11を走行させるので、地図保持部27の機能を利用して、電気掃除機11をダストステーション12へと効率よく、速やかに走行させることができる。
同様に、走行制御部26が、電気掃除機11の地図保持部27により保持された地図に基づき電気掃除機11を集塵部23の塵埃量が所定量以上であると判断した位置Ｐへと走行させることで、地図保持部27の機能を利用して、電気掃除機11を位置Ｐへと効率よく、速やかに走行させることができる。
したがって、二次電池30を電源とする電気掃除機11の場合、ダストステーション12への走行や位置Ｐへの走行の際に使用する二次電池30の容量を抑制できる。このため、例えば二次電池30の容量を小さくして、より軽量で小型の二次電池30を用いて電気掃除機11をより小型化および軽量化し、より長時間の動作を可能とすることもできるし、従来と同等の二次電池30を用いる場合には、従来よりもさらに長時間の動作が可能になる。
なお、上記第１の実施形態において、地図保持部27は、地図を作成せずに、外部装置などから入力された掃除領域の地図や予め設定された掃除領域の地図を単に保持(記憶)しておくだけでもよい。
次に、第２の実施形態を図７を参照して説明する。なお、上記第１の実施形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。
この第２の実施形態は、上記第１の実施形態の地図保持部27に代えて、電気掃除機11が特徴記憶部69を備えるものである。
この特徴記憶部69は、例えばセンサ部24(例えば検出センサ44)により検出された電気掃除機11(本体ケース20)の周囲などの掃除領域の特徴を記憶するメモリである。この掃除領域の特徴とは、例えば電気掃除機11の周囲に位置する物体や特徴的な形状などである。この特徴は、例えばセンサ部24の検出センサ44のカメラにより撮像された画像中のエッジや線などとして検出できる。また、この特徴記憶部69は、走行制御部26と電気的に接続されている。なお、この特徴記憶部69は、制御部28に一体に設けられていてもよい。
また、ダストステーション12は、例えば電気掃除機11を誘導するための誘導信号(ビーコン)を出力するように構成されていてもよい。この場合、このダストステーション12には、電気掃除機11の入出力部などと誘導信号などの信号の送受信をする送受信部をさらに備えていてもよい。
そして、掃除作業において、掃除の開始から終了までの概略を説明する。電気掃除機11は、掃除を開始すると、例えばランダム、あるいは所定のルールにしたがって、センサ部24(検出センサ44)により検出した走行障害を回避しながら走行しつつ掃除をする。
ここで、掃除中に集塵部23に所定量以上の塵埃が溜まった場合には、電気掃除機11は掃除を一時的に中断し、ダストステーション12へと移動して集塵部23の塵埃を集塵容器53に移送した後、ダストステーション12から離脱して掃除を再開する。
そして、掃除が終了すると、電気掃除機11は、ダストステーション12へと帰還した後、任意のタイミングで集塵部23の塵埃を集塵容器53に移送する移送作業に移行する。また、ダストステーション12が二次電池30を充電する機能を備えている場合、任意のタイミングで二次電池30の充電作業に移行する。
上記の制御において、上記第１の実施形態と異なる制御を具体的に説明すると、掃除の開始後、電気掃除機11は、例えば予め設定された走行ルートやユーザにより入力された走行ルートに沿って、センサ部24(検出センサ44)により検出した走行障害を回避しつつ走行するように、または、走行ルートを設定せずに、単にセンサ部24(検出センサ44)により検出した走行障害を回避しつつランダムに、あるいは所定のルールにしたがって走行するように、走行制御部26が駆動輪21(モータ37)の駆動を制御する。
また、集塵量検出部25を介して監視している集塵部23の塵埃量が所定量以上となった場合には、この集塵部23に溜まった塵埃をダストステーション12へと移送するために、電気掃除機11が一時的にダストステーション12へと帰還するように走行制御部26が駆動輪21(モータ37)の駆動を制御する。このとき、この塵埃量が所定量以上であると判断した位置に対応する地図上の位置Ｐの周囲などの掃除領域の特徴を例えばセンサ部24(検出センサ44)により検出し、特徴記憶部69により記憶する。
そして、ダストステーション12へと帰還する際には、電気掃除機11は、例えばダストステーション12と信号を送受信することでダストステーション12に向かって接近するように走行制御部26が駆動輪21(モータ37)の駆動を制御する。
また、塵埃の移送が終了してダストステーション12から離脱する際には、単にダストステーション12に対して任意の位置に離脱してその位置から掃除を再開してもよいし、集塵部23の塵埃量が所定量以上であると判断した位置Ｐの特徴記憶部69に記憶されている特徴に基づいてその位置Ｐを探索し、その位置Ｐへと復帰して掃除を再開してもよい。なお、この復帰の際、掃除部22は停止させることが好ましい。
このように、第２の実施形態によれば、集塵量検出部25により検出した塵埃量が所定量以上であり走行制御部26が電気掃除機11をダストステーション12へと走行させるときにこの塵埃量が所定量以上であると判断した位置Ｐの特徴を特徴記憶部69に記憶し、この記憶した特徴に基づき走行制御部26が電気掃除機11を集塵部23の塵埃量が所定量以上であると判断した位置Ｐへと走行させるので、電気掃除機11をその位置Ｐへと効率よく、速やかに走行させることができる。
また、掃除領域の地図を保持する必要がないので、地図を保持(記憶)するための構成などが不要で、構成をより簡略化できる。
なお、上記各実施形態において、ダストステーション12は、電気掃除機11の二次電池30を充電する機能を備えないものとしてもよい。この場合には、例えば二次電池30を充電する別途の充電装置を電気掃除装置13に設けてもよい。
さらに、報知手段としては、音声を用いた音声発生部を用いてもよいし、表示部29と音声発声部とを併用してもよい。
また、電気掃除機11の集塵部23からダストステーション12の集塵容器53への塵埃の移送は、ダストステーション12に備えられた移送力発生源(電動送風機52)により行ったが、例えば電気掃除機11の集塵部23側からダストステーション12の集塵容器53へと塵埃を吹き出す構成などとすることもできる。すなわち、電気掃除機11の集塵部23からダストステーション12の集塵容器53へと塵埃を移送する構成は、電気掃除機11に構成されていてもダストステーション12に構成されていてもよく、その構成も上記の実施形態に限定されない。
さらに、電気掃除機11は、二次電池30に代えて、商用電源などの外部電源を用いる構成とすることもできる。
また、例えば掃除部22としては、電動送風機38を備えずに、回転ブラシ39により被掃除面から塵埃を集塵部23に掻き上げて溜める構成とすることもできる。
さらに、地図保持部27も特徴記憶部69も備えない電気掃除機11とすることもできる。この場合には、例えばセンサ部24(検出センサ44)の検出などに基づいてダストステーション12の位置や、集塵部23の塵埃量が所定量以上であると判断した位置Ｐなどを探索してもよい。
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、掃除中に集塵量検出部25により検出した集塵部23の塵埃量が所定量以上である場合には、走行制御部26が駆動輪21の駆動を制御して、電気掃除機11をダストステーション12へと走行させ、このダストステーション12にて集塵部23の塵埃を集塵容器53へと移送した後、掃除を再開させるように電気掃除機11をダストステーション12から離脱させるので、電気掃除機11の集塵部23を大きくしなくても、また、集塵部23の塵埃をユーザが都度廃棄しなくても、効率よく、確実に掃除できる。この場合、例えば、電気掃除機11の集塵部23の大きさを、１回の掃除で溜まると想定される塵埃量を収容可能な量未満とすることなども可能となる。この結果、利便性を確保しつつ電気掃除機11の小型化が可能になる。
また、集塵部23に塵埃が溜まってくると、電気掃除機11において、電動送風機38の吸込力が低下するため、集塵部23の塵埃をダストステーション12の集塵容器53へと移送することで電動送風機38の吸込力を回復させることができ、塵埃を効率よく吸い込んで掃除できる。
すなわち、集塵部23の塵埃量が所定量以上となった状態では、電動送風機38の吸込力が低下に伴い掃除効率が低下するので、集塵量検出部25により検出した集塵部23の塵埃量が所定量以上であり走行制御部26が電気掃除機11をダストステーション12へと走行させるときには掃除部22を停止させることで、掃除部22による掃除効率が低下した状態での掃除を抑制し、二次電池30の容量の浪費を抑制できる。
また、集塵量検出部25により検出した集塵部23の塵埃量が所定量以上となって電気掃除機11をダストステーション12へと走行(一時帰還)させる場合、掃除時間が増加することとなるため、この場合には走行制御部26が走行速度を通常時よりも増加させるので、移動時間を短縮し、掃除時間の増加を抑制できる。
また、集塵量検出部25により検出した塵埃量が所定量以上であり走行制御部26が電気掃除機11をダストステーション12へと走行させる動作は、ユーザから見ると掃除動作でなく、無駄な動作に見えるおそれがあるため、このとき表示部29により報知することで、電気掃除機11が必要かつ有効な動作をしていることをユーザに認識させることが可能になる。
しかも、この報知は、表示部29に表示することで行うので、表示中であればユーザがタイミングに拘らず表示を見ることができ、ユーザが見落としにくくなる。
また、ダストステーション12にて集塵部23の塵埃を集塵容器53へと移送した後、掃除を再開する際に、走行制御部26が電気掃除機11をダストステーション12から離脱させ集塵部23の塵埃量が所定量以上であると判断した位置へと走行させるので、掃除を一時的に中断した位置から掃除を再開でき、掃除領域の掃除残し箇所を生じにくくできる。
また、ダストステーション12から集塵部23の塵埃量が所定量以上であると判断した位置Ｐまで走行制御部26が電気掃除機11を走行させるときに掃除部22を停止させる場合には、二次電池30の容量の浪費を抑制できる。
さらに、ダストステーション12から集塵部23の塵埃量が所定量以上であると判断した位置Ｐまで電気掃除機11を走行させるときにも、走行速度を通常時よりも増加させることで、移動時間を短縮し、掃除時間の増加を抑制できる。
また、ダストステーション12から集塵部23の塵埃量が所定量以上であると判断した位置Ｐまで走行制御部26が電気掃除機11を走行させる動作も、ユーザから見ると掃除動作でなく、無駄な動作に見えるおそれがあるため、このときも表示部29により報知することで、電気掃除機11が必要かつ有効な動作をしていることをユーザに認識させることが可能になる。
しかも、この報知は、表示部29に表示することで行うので、表示中であればユーザがタイミングに拘らず表示を見ることができ、ユーザが見落としにくくなる。
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。
11 電気掃除機
12 基地装置としてのダストステーション
20 本体ケース
21 駆動部としての駆動輪
22 掃除部
23 集塵部
25 集塵量検出手段としての集塵量検出部
26 走行制御手段としての走行制御部
27 地図保持部
29 報知手段としての表示部
53 塵埃収容部としての集塵容器
69 特徴記憶部

Claims (11)

  1. 自律走行可能な電気掃除機と、
    この電気掃除機で捕集した塵埃の少なくとも一部を移送して収容する塵埃収容部を備えた基地装置とを具備し、
    前記電気掃除機は、
    本体ケースと、
    この本体ケースを走行可能とする駆動部と、
    塵埃を掃除する掃除部と、
    この掃除部により掃除された塵埃を溜める集塵部と、
    この集塵部に溜められた塵埃量を検出する集塵量検出手段と、
    前記駆動部の駆動を制御して前記電気掃除機を自律走行させるとともに、前記掃除部により掃除しているときに前記集塵量検出手段により検出した塵埃量が所定量以上である場合には前記電気掃除機を前記基地装置へと走行させ、この基地装置にて前記集塵部の塵埃を前記塵埃収容部へと移送した後、掃除を再開させるように前記電気掃除機を前記基地装置から離脱させる走行制御手段とを備えた
    ことを特徴とした電気掃除装置。
  2. 電気掃除機は、掃除領域の地図を作成または保持する地図保持部を備え、
    走行制御手段は、前記地図保持部により保持された地図に基づき基地装置へと前記電気掃除機を走行させる
    ことを特徴とした請求項１記載の電気掃除装置。
  3. 掃除部は、集塵量検出手段により検出した塵埃量が所定量以上であり走行制御手段が電気掃除機を基地装置へと走行させるときに停止する
    ことを特徴とした請求項１または２記載の電気掃除装置。
  4. 走行制御手段は、集塵量検出手段により検出した塵埃量が所定量以上であり電気掃除機を基地装置へと走行させるときに走行速度を通常時よりも増加させる
    ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか一記載の電気掃除装置。
  5. 集塵量検出手段により検出した塵埃量が所定量以上であり走行制御手段が電気掃除機を基地装置へと走行させるときに報知する報知手段を具備した
    ことを特徴とした請求項１ないし４いずれか一記載の電気掃除装置。
  6. 走行制御手段は、基地装置にて集塵部の塵埃を塵埃収容部へと移送した後、掃除を再開する際に、前記基地装置から離脱させ前記集塵部の塵埃量が所定量以上であると判断した位置へと電気掃除機を走行させる
    ことを特徴とした請求項１ないし５いずれか一記載の電気掃除装置。
  7. 電気掃除機は、掃除領域の地図を作成または保持する地図保持部を備え、
    走行制御手段は、前記地図保持部により保持された地図に基づき前記電気掃除機を集塵部の塵埃量が所定量以上であると判断した位置へと電気掃除機を走行させる
    ことを特徴とした請求項６記載の電気掃除装置。
  8. 集塵量検出手段により検出した塵埃量が所定量以上であり走行制御手段が電気掃除機を基地装置へと走行させるときにこの塵埃量が所定量以上であると判断した位置の特徴を記憶する特徴記憶部を備え、
    走行制御手段は、前記特徴記憶部により記憶された特徴に基づき前記電気掃除機を集塵部の塵埃量が所定量以上であると判断した位置へと電気掃除機を走行させる
    ことを特徴とした請求項６記載の電気掃除装置。
  9. 掃除部は、基地装置から集塵部の塵埃量が所定量以上であると判断した位置まで走行制御手段が電気掃除機を走行させるときに停止する
    ことを特徴とした請求項７または８記載の電気掃除装置。
  10. 走行制御手段は、基地装置から集塵部の塵埃量が所定量以上であると判断した位置まで電気掃除機を走行させるときに走行速度を通常時よりも増加させる
    ことを特徴とした請求項７ないし９いずれか一記載の電気掃除装置。
  11. 基地装置から集塵部の塵埃量が所定量以上であると判断した位置まで走行制御手段が電気掃除機を走行させるときに報知する報知手段を具備した
    ことを特徴とした請求項７ないし１０いずれか一記載の電気掃除装置。
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