JP2019063354A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】塵埃の溜まりやすい場所を効率的に清掃することと、移動する吸込部が壁などの障害物に衝突する衝撃を緩和することとの少なくとも一方を可能とする電気掃除機を提供する。【解決手段】電気掃除機は、被清掃面から塵埃を掻き上げる回転ブラシ９と、回転ブラシ９を駆動する電動機１０とを有し、被清掃面上で移動される吸込部と、吸込部に取り込まれた塵埃を吸引する気流を発生させる電動送風機と、移動する吸込部の障害物となる物体、または吸込部の上方にある物体との間の距離を検出する距離センサ１１と、距離センサ１１が検出する検出距離である接近距離に応じて、電動機１０及び電動送風機の少なくとも一方の駆動電力を制御する制御部とを備える。【選択図】図７

Description

本発明は、電気掃除機に関する。

下記特許文献１に開示された従来の電気掃除機では、部屋の隅または壁の周辺を掃除する際、吸込具のバンパーが壁などの障害物に接触したことが検出されると、電動送風機の吸込力を自動的に所定時間増大するように制御される。

特許第３３４５９０４号公報

特許文献１の電気掃除機は、吸込具のバンパーが壁に接触した時に、バンパー内部のリブが、発光素子及び受光素子の間の光を遮ることを検出して、壁際を検知し、電動送風機の吸込力を増大するように制御しているが、吸込具のバンパーが実際に壁に接触するまで、壁際を検知できないという問題がある。

また、特許文献１の電気掃除機では、壁際検知後に、電動送風機の駆動電力を所定時間増大するように制御しているため、壁際付近で使用者が、吸込具を壁に向かって前後に往復操作している時に、一旦、吸込具のバンパーが壁に接触して、電動送風機の駆動電力が増大すると、使用者の操作タイミングによっては、吸込具が壁際から離れたにも関わらず、電動送風機の駆動電力が増大したままであったり、壁際に再度近づいていく途中で、所定時間が経過してしまい、駆動電力が通常に戻ったりするため、使用者に、操作感の悪さを印象付けてしまうことになりかねず、最悪の場合、誤動作あるいは故障を疑われてしまうという問題がある。

本発明は、上述の事項に鑑みてなされたもので、塵埃の溜まりやすい場所を効率的に清掃することと、移動する吸込部が壁などの障害物に衝突する衝撃を緩和することとの少なくとも一方を可能とする電気掃除機を提供することを目的とする。

本発明に係る電気掃除機は、被清掃面から塵埃を掻き上げる回転ブラシと、回転ブラシを駆動する電動機とを有し、被清掃面上で移動される吸込部と、吸込部に取り込まれた塵埃を吸引する気流を発生させる電動送風機と、移動する吸込部の障害物となる物体、または吸込部の上方にある物体との間の距離を検出する距離センサと、距離センサにより検出された検出距離である接近距離に応じて、電動機及び電動送風機の少なくとも一方の駆動電力を制御する制御部と、を備えるものである。

本発明によれば、距離センサにより検出される接近距離に応じて、回転ブラシを駆動する電動機と電動送風機の少なくとも一方の駆動電力を制御する制御部を備えたことで、壁際などの塵埃の溜まりやすい場所を効率的に清掃することと、移動する吸込部が壁などの障害物に衝突する衝撃を緩和することとの少なくとも一方が可能となる。

実施の形態１による電気掃除機の内部構成を側面側から透視した模式図である。 実施の形態１における手元操作部の平面図である。 実施の形態１における吸込具の内部構成を側面側から透視した模式図である。 実施の形態１における距離センサの斜視図である。 実施の形態１における電気掃除機の制御ブロック図である。 距離センサの出力特性の一例を示す図である。 吸込具が壁に近接したときの動作の一例を説明するための図である。 実施の形態１における距離センサの出力電圧を壁際検知に用いる際の出力波形の一例を示す図である。 実施の形態１における距離センサの出力電圧を壁際検知に用いる際の出力波形の他の一例を示す図である。 距離センサの設置方法を変更した変形例を示す図である。 実施の形態１における距離センサの出力電圧に２つの閾値を持たせて壁際検知を行う際の出力波形の一例を示す図である。 距離センサの第一閾値Ｖｘと第一閾値距離Ｄｘと第二閾値Ｖｙと第二閾値距離Ｄｙの関係の一例を示す図である。 距離センサの出力電圧に２つの閾値を持たせた時に検出される領域Ｄｘ−Ｄｙを説明するための図である。 距離センサの設置方法を変更した他の変形例を示す図である。 図１４に示す変形例において、吸込具が家具下面の下のさらに奥に入り込むことにより、吸込具が壁に近接した時の動作の一例を説明するための図である。 距離センサの出力特性の他の例を示す図である。 複数の距離センサを備えた吸込具の一例の内部構成を透視した平面図である。 複数の距離センサを備えた吸込具を有する電気掃除機の制御ブロック図である。 実施の形態２の電気掃除機が備える吸込具が壁に近接した時の動作の一例を説明するための図である。 実施の形態２における電気掃除機の制御ブロック図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。ただし、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合又は原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造は、特に明示した場合又は明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、必ずしも必須のものではない。本開示は、以下の各実施の形態で説明する構成のうち、組み合わせ可能な構成のあらゆる組み合わせを含み得る。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による電気掃除機１００の内部構成を側面側から透視した模式図である。なお、図１では、紙面左側を前方とし、紙面右側を後方とし、紙面上側を上方とし、紙面下側を下方とする。また、図１では、床面上に電気掃除機１００の本体１と吸込具８が配置されている様子を示している。

図１に示すように、実施の形態１の電気掃除機１００は、本体１と、本体１に着脱自在に連結されたホース５と、床面に接して被清掃面の塵埃を吸引するための吸込部である吸込具８と、ホース５及び吸込具８の間を着脱自在に連結する硬質の延長パイプ７とを備えている。ホース５は、例えば、３本のピアノ線が内蔵された可撓性を有するジャバラ部と、ジャバラ部の一端に設けられた手元操作部６とで構成される。吸込具８には、回転ブラシ９と、回転ブラシ９を回転させる電動機１０などが設けられている。回転ブラシ９は、被清掃面の塵埃を掻き上げるアジテーターに相当する。回転ブラシ９には、被清掃面に接触して塵埃を掻き上げるための、植毛、あるいは弾性を有するブレードなどが取り付けられている。なお、吸込具８と本体１との間を接続するものとしては、延長パイプ７またはホース５のいずれか一方であってもよい。

図２は、本実施の形態１における手元操作部６の平面図である。図２に示すように、手元操作部６には、電動機１０の運転を入り切りするスイッチＳＷ１と、手動運転における吸引力の強・中・弱の切り替えを行うスイッチＳＷ２と、自動運転モードを選択するためのスイッチＳＷ３と、運転を開始または停止させるためのスイッチＳＷ４とが設けられている。図１に示すように、本体１には、吸込具８に取り込まれた塵埃を吸引する気流を発生する電動送風機２と、電動送風機２により吸引された塵埃を集塵する集塵部４と、手元操作部６からの操作に応じて、電動送風機２及び電動機１０の駆動電力を制御する制御部３とが内蔵されている。

図３は、本実施の形態１における吸込具８の内部構成を側面側から透視した模式図である。なお、図３では、紙面左側を前方とし、紙面右側を後方とし、紙面上側を上方とし、紙面下側を下方とする。吸込具８は、対象物、例えば、移動する吸込具８の障害物となる物体である壁や家具等との距離を検出するための距離センサ１１を備えている。距離センサ１１は、吸込具８の進行方向の外縁、つまり吸込具８の前方側の外縁に配置されている。図３において、吸込具８は壁１２から離れた場所に位置しており、壁１２から距離センサ１１までの距離がＤａであることを示している。

図４は、本実施の形態１における距離センサ１１の斜視図である。距離センサ１１は、放射部である光ビーム照射部１１ａと受信部である光ビーム受光部１１ｂとを有している。光ビーム照射部１１ａは、照射点１１ｃから吸込具８の前方に向けて光ビームを照射するためのものである。光ビーム照射部１１ａから照射された光ビームは、吸込具８の前方側外縁よりも進行方向前方で、吸込具８の進行を妨げるように位置する壁１２などの障害物となる物体により、反射される。光ビーム受光部１１ｂは、その反射された反射光を受光するためのものである。

光ビーム照射部１１ａにより照射された光ビームが、障害物となる物体に照射される領域を、距離センサ１１の検出領域と定義する。光ビーム照射部１１ａと光ビーム受光部１１ｂは、吸込具８の前方側外縁から進行方向前方に位置する検出領域に対向するように配置される。図３に示す例では、光ビーム照射部１１ａ及び光ビーム受光部１１ｂは、光軸が水平な軸と平行になるように配置される。すなわち、光ビーム照射部１１ａの光軸及び光ビーム受光部１１ｂの光軸は、床面のような被清掃面に対して平行になる。反射光の光量は、距離センサ１１が検出領域に近いほど多くなる。制御部３は、距離センサ１１の光ビーム受光部１１ｂが受光する光量のレベルを検出し、吸込具８と検出領域との位置関係を認識する。なお、光ビーム照射部１１ａより照射される光ビームには、例えば、赤外線を用いることができる。赤外線による発光素子及び受光素子は、既に広く世に出回っており入手性も良いため、実施の形態による電気掃除機１００においても容易に採用することが可能である。また、赤外線を用いることにより、昼夜及び室内の明るさの影響を受けずに距離の検出を行うことが可能である。

図５は、本実施の形態１における電気掃除機１００の制御ブロック図である。図５における矢印の向きは、各種構成要素間における制御信号の向きを示している。手元操作部６から清掃運転の指示が出されると、制御部３は、電動送風機２及び電動機１０を駆動することにより、被清掃面の塵埃を吸引する清掃運転を行う。吸引した塵埃は集塵部４に格納される。

また、制御部３には、距離センサ１１の検出信号が入力される。制御部３は、距離センサ１１の検出信号に基づいて、吸込具８が壁際に接近したことを検知し、電動送風機２及び電動機１０のどちらか、もしくは両方の駆動電力を通常よりも増加させるように制御する。ここで、距離センサ１１の照射点１１ｃから検出領域までの距離Ｄは、以下「接近距離Ｄ」とも呼ばれる。距離センサ１１は、距離センサ１１により検出された検出距離である接近距離Ｄに応じたアナログ電圧Ｖを出力する。図６は、距離センサ１１の出力特性の一例を示す図である。図６に示す例では、接近距離Ｄが大きくなるほど、出力されるアナログ電圧Ｖが小さな値に変化する特性が示されている。

図６に示す出力特性では、距離Ｄｂが、距離センサ１１と壁１２とが近接している場合の検出領域までの距離を表し、電圧Ｖｂがこのときに出力される電圧を表している。制御部３は、距離センサ１１によって検出される電圧Ｖを常に監視している。距離センサ１１から電圧Ｖｂが出力されているということは、距離センサ１１の照射点１１ｃと検出領域である壁１２との接近距離Ｄが距離Ｄｂに保たれていると判断することができる。その場合、使用者が壁際付近を掃除していると判断できるため、制御部３は、電動送風機２及び電動機１０のどちらか、もしくは両方の駆動電力を通常よりも増加させ、塵埃が溜まりやすい壁際の掃除を効率的に行うことができる。一方、距離センサ１１から出力される電圧Ｖが電圧Ｖｂよりも小さな電圧Ｖａとなった場合には、接近距離Ｄが距離Ｄｂよりも大きな距離Ｄａになったと判断することができる。この場合、使用者は、壁際から離れた位置を掃除していると判断できるため、制御部３は、電動送風機２及び電動機１０の駆動電力を通常の状態に変化させる。実施の形態１の電気掃除機１００では、使用者が壁際の掃除をしていることを制御部３が判断するための距離である接近距離Ｄの閾値を、閾値距離Ｄｘとする。なお、Ｄａ＞Ｄｘ＞Ｄｂである。また、閾値距離Ｄｘに対応する電圧Ｖｘが制御部３に予め記憶される。なお、Ｖａ＜Ｖｘ＜Ｖｂである。そして、制御部３は、距離センサ１１によって検出される電圧Ｖが閾値距離Ｄｘに対応する電圧Ｖｘよりも大きくなった場合、すなわち、接近距離Ｄが閾値距離Ｄｘに比べて小さくなった場合、使用者が、塵埃が多く溜まりやすい壁際の掃除を効率的に行えるように、電動送風機２及び電動機１０の挙動を変化させる。具体的には、制御部３は、電動送風機２及び電動機１０のどちらか、もしくは両方の駆動電力を通常よりも増加させ、塵埃の吸引性能を上げる。

実施の形態１の電気掃除機１００は、吸込具８の前方側の外縁に距離センサ１１を配置し、吸込具８の進行方向前方に位置する検出領域に対向するように光ビームを照射することで、吸込具８が壁または障害物に近接したことを検出することを特徴としている。次に、実施の形態１の電気掃除機１００の具体的な動作について、幾つかの例示を参照しながらさらに説明する。

図７は、吸込具８が壁１２に近接したときの動作の一例を説明するための図である。図７では、紙面左側を前方とし、紙面右側を後方とし、紙面上側を上方とし、紙面下側を下方とする。この図に示す例における壁１２は、床面すなわち被清掃面に対して垂直方向に延びる平面で構成されている。元々、吸込具８は壁１２から離れた位置にあったと仮定し、図３で示したように、距離センサ１１と壁１２間の距離はＤａ（＞Ｄｘ）であったとする。ここで、吸込具８が壁１２に近づくことにより、接近距離Ｄが、Ｄａ（＞Ｄｘ）からＤｂ（＜Ｄｘ）に変化する。制御部３は、距離センサ１１の出力がＶａ（＞Ｖｘ）からＶｂ（＜Ｖｘ）に変化したことを受けて、電動送風機２及び電動機１０のどちらか、もしくは両方の駆動電力を通常よりも増加させることで、塵埃が溜まりやすい壁際にて、塵埃の吸引性能を一時的に向上させ、より効率的な清掃を行うことが可能となる。

図８は、本実施の形態１における距離センサ１１の出力電圧を壁際検知に用いる際の出力波形の一例を示す図である。時間Ｔは清掃中の時間を表しており、アナログ電圧Ｖは、時間Ｔにおいて出力された距離センサ１１のアナログ電圧を表している。使用者は本実施の形態１の電気掃除機１００を用いて清掃中であり、壁１２に対向するように立ち、壁１２に向かって、吸込具８を前後に往復移動させて壁際の掃除をしていると想定する。この時、図８によれば、時間Ｔ１からＴ２、Ｔ３からＴ４、及び、Ｔ５からＴ６、のそれぞれの時間内に、吸込具８は壁１２との接近距離Ｄが予め設定していた閾値距離Ｄｘ以下となり、距離センサ１１が出力するアナログ電圧ＶがＶｘ以上となっている。制御部３は、距離センサ１１の出力電圧がＶｘ以上であることを検出し、時間Ｔ１からＴ２、Ｔ３からＴ４、及び、Ｔ５からＴ６、のそれぞれの時間に、電動送風機２及び電動機１０のどちらか、もしくは両方の駆動電力を通常よりも増加させ、塵埃が溜まりやすい壁際にて、塵埃の吸引性能を一時的に向上させ、より効率的な清掃を行うことが可能となる。また、制御部３は、時間Ｔ１よりも前、Ｔ２からＴ３、Ｔ４からＴ５、及び、Ｔ６よりも後、のそれぞれの時間には、距離センサ１１の出力電圧がＶｘ未満であることを検出することで、制御部３は、電動送風機２及び電動機１０を通常の駆動電力で運転する。

図９は、本実施の形態１における距離センサ１１の出力電圧を壁際検知に用いる際の出力波形の他の一例を示す図である。時間Ｔは清掃中の時間を表しており、アナログ電圧Ｖは、時間Ｔにおいて出力された距離センサ１１のアナログ電圧を表している。図９は、時間ＴａからＴｂの間、距離センサ１１の出力するアナログ電圧Ｖが、壁際検知の閾値Ｖｘ以上で且つ、その変位量が予め設定された値ΔＶｚ以内であることを示している。アナログ電圧の変位量がΔＶｚ以内ということは、距離センサ１１と壁１２の接近距離Ｄに大きな変化がなかったことを意味している。したがって、図９は、使用者が、吸込具８を壁１２に近接させた状態で、移動させるのをやめたか、もしくは壁１２を構成する平面に沿って吸込具８を水平方向に移動させた時の波形であり、塵埃の溜まりやすい壁際の掃除を念入りに行っている時の一例を示している。したがって、ある任意の時間ＴａからＴｂの間に、距離センサ１１の出力電圧がＶｘ以上で、且つその変位量が予め設定されたΔＶｚ以内であれば、制御部３は、使用者が、壁際の掃除中であると判断し、電動送風機２及び電動機１０のどちらか、もしくは両方の駆動電力を通常よりも増加させることで、塵埃が溜まりやすい壁際にて、塵埃の吸引性能を一時的に向上させ、より効率的な清掃を行うことが可能となる。

次に、実施の形態１の電気掃除機１００の変形例を説明する。図１０は、距離センサ１１の設置方法を変更した変形例を示す図である。図１０では、紙面左側を前方とし、紙面右側を後方とし、紙面上側を上方とし、紙面下側を下方とする。図１０に示す家具下面１３は、水平方向に延びる下向きの平面で構成されており、例えばソファー、ベッド、収納棚等の家具の下面を模したもので、床面との間に隙間を形成している。本実施の形態１の電気掃除機１００の変形例においては、吸込具８は、移動する吸込具８の上方にある物体である家具の下面等との距離を検出するための距離センサ１１を備えている。距離センサ１１は、吸込具８の進行方向の外縁上部、つまり吸込具８の前方側の外縁上部に、光ビーム照射部１１ａが鉛直上方に光ビームを照射するように取り付けられている。吸込具８が家具下面１３と床面との隙間に移動しており、使用者は、塵埃の溜まりやすい家具の下を清掃中であると仮定する。この時、距離センサ１１にて、家具下面１３に対する接近距離Ｄが、閾値距離Ｄｘよりも小さい距離Ｄｂとなったことが検出されるため、制御部３は、吸込具８が家具下面１３と床面との隙間に入り込んだことを認識し、電動送風機２及び電動機１０のどちらか、もしくは両方の駆動電力を通常よりも増加させることで、塵埃が溜まりやすい、家具の下の被清掃面にて、塵埃の吸引性能を一時的に向上させ、より効率的な清掃を行うことが可能となる。

なお、ここまでの本実施の形態１における電気掃除機１００の動作についての説明は、制御部３が、距離センサ１１の出力電圧が閾値Ｖｘ以上であることを検出し、使用者が壁際あるいは家具の下の被清掃面を掃除中であることを認識し、電動送風機２及び電動機１０のどちらか、もしくは両方の駆動電力を通常よりも増加させることで、塵埃の溜まりやすい場所における効率的な掃除を実現するものであったが、次のような制御を制御部３が行うことも可能である。

吸込具８が備える回転ブラシ９には、被清掃面に接触して塵埃を掻き上げる目的で、植毛またはブレードが取り付けられている。回転ブラシ９の他の目的として、使用者が軽い力でスムーズに吸込具８を操作できるように、吸込具８の進行方向に対して推進力を生じさせるということがある。図３を例にすると、吸込具８の進行方向は、紙面左であり、回転ブラシ９は紙面上において反時計周りに正回転して紙面左方向への推進力を生じさせている。この時、吸込具８が壁１２に近接した場合、使用者は、回転ブラシ９により生じた推進力により、軽い力でスムーズに吸込具８を操作しているため、目測を誤ると壁１２に吸込具８を激しく衝突させてしまう可能性がある。そこで、距離センサ１１により、壁１２に近接したことを検知した場合に、制御部３は、電動機１０の駆動電力を制御し、回転ブラシ９による吸込具８の推進力を弱めたり、もしくは、回転ブラシ９の回転を停止させ、吸込具８の推進力を止めたりすることで、吸込具８が壁１２に激しく衝突することを回避させることができる。すなわち、接近距離Ｄが閾値距離Ｄｘに比べて小さくなった場合に、制御部３は、電動機１０の駆動電力を通常よりも低下させるかゼロにする「第一処理」を行ってもよい。また、接近距離Ｄが閾値距離Ｄｘに比べて小さくなった場合に、制御部３は、第一処理に代えて、回転ブラシ９の回転方向を図中で時計周りに逆回転させ、紙面左方向への推進力を紙面右方向へ切り替えるような「第二処理」を行っても良い。

ここまでに説明した、壁際での効率的な掃除を行うための壁際検知と、吸込具８の激しい壁衝突を回避させるための壁際検知とを両立させることも可能である。

例えば、図７及び図８を例に説明すると、図８において、制御部３は、距離センサ１１の出力電圧がＶｘ以上であることを検出し、時間Ｔ１からＴ２と、Ｔ３からＴ４と、Ｔ５からＴ６の時に、電動送風機２の駆動電力を通常よりも増加させることで、塵埃の吸引性能を一時的に向上させ、より効率的な清掃を行いつつ、前述した第一処理と第二処理とのいずれかの処理を行う。すなわち、制御部３は、電動機１０については、回転ブラシ９による回転速度を低下させ、吸込具８の推進力を弱めたり、回転ブラシ９の回転を停止させ、吸込具８の推進力を止めたり、もしくは、回転ブラシ９の回転方向を時計周りに逆回転させ、図７の紙面左方向への推進力を紙面右方向へ切り替える等の制御を行い、吸込具８が壁１２に激しく衝突することを回避させることができる。

上述のような壁際での効率的な掃除を行うための壁際検知と、吸込具８が壁１２に激しく衝突することを回避させるための壁際検知を両立させる、他の変形例についても、以下に示す。

図１１は、本実施の形態１における距離センサ１１の出力電圧に２つの閾値を持たせて壁際検知を行う際の出力波形の一例を示す図である。使用者は、本実施の形態１の電気掃除機１００を用いて、壁１２に対向するように立ち、壁１２に向かって、吸込具８を前後に往復移動させて壁際の掃除をしているものと想定する。時間Ｔは清掃中の時間を表しており、アナログ電圧Ｖは、時間Ｔにおいて出力された距離センサ１１のアナログ電圧を表している。図８と比べると、第二閾値Ｖｙが、Ｖｙ＞Ｖｘとなるように予め設定されている点が異なる。第二閾値Ｖｙを設定することにより、制御部３は、距離センサ１１の出力電圧の第一閾値Ｖｘに対応する第一閾値距離Ｄｘよりも、さらに近い距離である第二閾値距離Ｄｙも検出することが可能となる。図１２は、距離センサ１１の第一閾値Ｖｘと第一閾値距離Ｄｘ、そして、第二閾値Ｖｙと第二閾値距離Ｄｙの関係の一例を示す図である。

図１１によれば、時間Ｔ１からＴ２、Ｔ３からＴ４、Ｔ５からＴ６、Ｔ７からＴ８、Ｔ９からＴ１０、Ｔ１１からＴ１２の各時間において、距離センサ１１の出力ＶはＶｙ＞Ｖ＞Ｖｘとなり、吸込具８と壁１２との接近距離Ｄが、予め設定していた第一閾値距離Ｄｘ以下であるが、さらに近い第二閾値距離Ｄｙには達していないことを示している。これらの各時間においては、制御部３は、電動送風機２及び電動機１０のどちらか、もしくは両方の駆動電力を通常よりも増加させることで、塵埃の溜まりやすい場所における効率的な掃除を実施するような制御を行う。一方、時間Ｔ２からＴ３、Ｔ６からＴ７、Ｔ１０からＴ１１の各時間においては、距離センサ１１の出力ＶはＶｙ以上となり、吸込具８と壁１２との接近距離Ｄが、第一閾値距離Ｄｘよりもさらに近い第二閾値距離Ｄｙ以下であることを示している。Ｖｙ以上の電圧を検出した制御部３は、電動機１０の駆動電力を制御し、回転ブラシ９による回転速度を低下させることで吸込具８の推進力を弱めたり、回転ブラシ９の回転を停止させることで吸込具８の推進力を止めたり、もしくは、回転ブラシ９の回転方向を逆回転させ、進行方向とは反対側の推進力を生じさせたりして、吸込具８が壁１２に激しく衝突することを回避させる。すなわち、制御部３は、前述した第一処理と第二処理とのいずれかの処理を行う。

図１３は、距離センサ１１の出力電圧に２つの閾値を持たせた時に検出される領域Ｄｘ−Ｄｙを説明するための図である。図１３では、紙面左側を前方とし、紙面右側を後方とし、紙面上側を上方とし、紙面下側を下方とする。吸込具８が壁１２に激しく衝突することを確実に回避させるために壁際検知を行うためには、第二閾値距離Ｄｙとしてより大きな値を設定すること、すなわちＶｙとしてより小さな値を設定することが望ましい。その一方で、第二閾値距離Ｄｙが第一閾値距離Ｄｘに近くなると、すなわち、ＶｙとしてＶｘに近い値を設定してしまうと、電動送風機２及び電動機１０のどちらか、もしくは両方の駆動電力を通常よりも増加させる領域、すなわち、壁際での効率的な掃除を実施するための壁際検知を行う領域であるＤｘ−Ｄｙが減少してしまう可能性がある。このように、吸込具８が壁１２に激しく衝突することを確実に回避させるための壁際検知と、壁際での効率的な掃除を実施するための壁際検知との関係は、トレードオフの関係になる場合がある。この場合、どちらか一方の壁際検知を優先するのか、または両方の壁際検知のバランスを取るかを十分に吟味した上で、Ｖｙの値を決定することが望ましい。接近距離Ｄが第二閾値距離Ｄｙ以下になったとき、制御部３は、電動送風機２については、通常よりも増加した駆動電力での運転を続けてもよい。このようにすることで、吸込具８が壁１２に激しく衝突することを確実に回避しつつ、壁際でのより効率的な掃除を実施できる。

図１４は、距離センサ１１の設置方法を変更した他の変形例を示す図である。図１４では、紙面左側を前方とし、紙面右側を後方とし、紙面上側を上方とし、紙面下側を下方とする。距離センサ１１は、吸込具８の進行方向の外縁上部、つまり吸込具８の前方側の外縁上部に、光ビーム照射部１１ａが水平に対して進行方向前方の斜め上方に光ビームを照射するように、光ビーム照射部１１ａの光軸を斜め上に向けて取り付けた例を示している。図１４では、吸込具８が、家具下面１３の下に入り込んだ様子を模しており、この時の距離センサ１１と家具下面１３との接近距離Ｄは、閾値距離Ｄｘよりも小さいＤｂとなり、距離センサ１１の出力Ｖは、閾値Ｖｘよりも大きいＶｂとなり、家具下面１３が検知される。その結果、制御部３は、電動送風機２及び電動機１０のどちらか、もしくは両方の駆動電力を通常よりも増加させることで、塵埃が溜まりやすい家具の下の被清掃面にて、塵埃の吸引性能を一時的に向上させ、より効率的な清掃を行うことが可能となる。

図１５は、図１４に示す変形例において、吸込具８が家具下面１３の下のさらに奥に入り込むことにより、吸込具８が壁１２に近接した時の動作の一例を説明するための図である。図１５では、紙面左側を前方とし、紙面右側を後方とし、紙面上側を上方とし、紙面下側を下方とする。この時、距離センサ１１と壁１２との接近距離Ｄは、Ｄｃ＜Ｄｙ＜Ｄｂ＜Ｄｘを満たすＤｃとなり、距離センサ１１の出力Ｖは、Ｖｃ＞Ｖｙ＞Ｖｂ＞Ｖｘを満たすＶｃとなる。距離センサ１１の出力が、閾値Ｖｘを超えたＶｂとなったことを検出した場合は、制御部３は、家具下面１３を検知し、電動送風機２及び電動機１０のどちらか、もしくは両方の駆動電力を通常よりも増加させることで、塵埃が溜まりやすい家具の下の被清掃面にて、塵埃の吸引性能を一時的に向上させ、より効率的な清掃を行う。さらに、距離センサ１１の出力が、第二閾値Ｖｙを超えたＶｃとなったことを検出した場合は、制御部３は、家具下面１３の奥にある壁１２を検知し、電動機１０の駆動電力を制御し、回転ブラシ９による回転速度を低下させることで吸込具８の推進力を弱めたり、回転ブラシ９の回転を停止させることで吸込具８の推進力を止めたり、もしくは、回転ブラシ９の回転方向を逆回転させることで進行方向とは反対側の推進力を生じさせたりする。これにより、吸込具８が壁１２に激しく衝突することを回避させる。このように、距離センサ１１が斜め上の方向に向けて光ビームを照射することで、壁１２と、家具下面１３との双方を検知することが可能となる。

距離センサ１１の出力特性は、図６に示すものに限られない。図１６は、距離センサ１１の出力特性の他の例を示す図である。この図に示す例では、距離センサ１１の照射点１１ｃから検出領域までの距離Ｄが大きくなるほど、出力されるアナログ電圧Ｖが大きな値に変化する特性が示されている。

図１６に示す特性では、距離センサ１１から電圧Ｖｂが出力されている間は、距離センサ１１の照射点１１ｃと検出領域の壁１２との接近距離Ｄが距離Ｄｂに保たれており、壁１２の近くに吸込具８がいると判断することができる。一方、距離センサ１１から出力される電圧Ｖが電圧Ｖｂよりも大きな値Ｖａとなった場合には、接近距離Ｄが距離Ｄｂよりも大きいＤａになったと判断することができ、壁１２から離れた位置に吸込具８がいると判断できる。この場合では、制御部３は、距離センサ１１によって検出される電圧Ｖが閾値距離Ｄｘに対応するＶｘよりも小さくなった場合に、壁際を検知し、電動送風機２及び電動機１０のどちらか、もしくは両方の挙動を変化させれば良い。ここで、Ｖａ＞Ｖｘ＞Ｖｂである。

本実施の形態１の説明において、距離センサ１１は、吸込具８の進行方向の外縁に１個備える構成としていたが、吸込具８の大きさと、距離センサ１１の特性に応じて、複数の距離センサ１１を吸込具８の異なる位置に備える構成としても良い。図１７は、複数の距離センサ１１としての距離センサ１１Ａ，１１Ｂを備えた吸込具８の一例の内部構成を透視した平面図である。図１８は、距離センサ１１Ａ，１１Ｂを備えた吸込具８を有する電気掃除機１００の制御ブロック図である。図１８における矢印の向きは、各種構成要素間における制御信号の向きを示している。図１７では、紙面上側を前方とし、紙面下側を後方とし、紙面右側を右方とし、紙面左側を左方とする。図１７に示す例では、吸込具８の進行方向外縁の、左方寄りに距離センサ１１Ａが配置され、右方寄りに距離センサ１１Ｂが配置されている。図１８に示すように、それぞれの距離センサ１１Ａ，１１Ｂの検出信号は、制御部３に入力される。例えば、使用者が、吸込具８の進行方向側外縁を構成する面を、壁１２に対し平行ではなく斜めにした状態で、壁１２に近接させた場合、左右に設置された距離センサ１１Ａ，１１Ｂのうち、先に閾値を検出した方の出力に基づいて壁際の検知を行うため、誤検出の可能性を低減させることができる。

本実施の形態における距離センサ１１には、光ビームとして赤外線を用いた光ビーム照射部１１ａ及び光ビーム受光部１１ｂを有し、受光する光量のレベルを判定する構成とした。変形例として、距離センサ１１は、赤外線受光部に、例えば、ポジションセンシングデバイス（ＰＳＤ）またはＣＭＯＳイメージセンサを備え、赤外線の反射光の入射角度から反射面までの距離を検出する構成としてもよい。なお、本実施の形態における距離センサ１１は、赤外線の光ビームを用いて距離を検出する構成としたが、これに限るものでなく、例えば、赤外線以外の電磁波または超音波を放射する放射部と、その反射波を受信する受信部とを備える距離センサを用いて接近距離を検出するように構成してもよい。「赤外線以外の電磁波」としては、例えば、レーザー光、マイクロ波などが挙げられる。

実施の形態２．
次に、図１９及び図２０を参照して、実施の形態２について説明するが、前述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同一部分または相当部分については説明を簡略化または省略する。実施の形態２の電気掃除機は、実施の形態１と同様の構成に加えて、吸込具８に設けられた光源部１４を備えることに特徴を有している。

図１９は、本実施の形態２の電気掃除機が備える吸込具８が壁１２に近接した時の動作の一例を説明するための図である。図１９では、紙面左側を前方とし、紙面右側を後方とし、紙面上側を上方とし、紙面下側を下方とする。図２０は、本実施の形態２における電気掃除機の制御ブロック図である。なお、図２０における矢印の向きは、各種構成要素間における制御信号の向きを示している。図２０に示すように、制御部３は、距離センサ１１の出力信号に応じて、電動送風機２及び電動機１０の他に、光源部１４の制御を行う。図１９の例では、光源部１４は、吸込具８の進行方向の外縁、つまり吸込具８の前方側の外縁に設置されている。光源部１４は、制御部３の制御に応じて、電圧が印加されることで発光し、白色光を照射することができる。光源部１４の照射方向は、水平に進行方向側に向けられているため、吸込具８よりも進行方向前方に対して白色光を照射することになる。通常は、光源部１４は発光していないが、吸込具８が壁１２に近接し、吸込具８と壁１２との距離がＤｂになると、距離センサ１１によって検出される電圧Ｖが閾値Ｖｘよりも大きいＶｂとなり、制御部３は壁際を検知する。壁際を検知した制御部３は、本実施の形態１で説明した通り、電動送風機２及び電動機１０の挙動を変えると共に、さらに光源部１４から白色光を照射させ、吸込具８の進行方向前方の被清掃面を明るく照らす。このように、制御部３は、接近距離に応じて、光源部１４の点灯及び消灯を制御する。なお、本実施の形態２の例では、光源部１４を１つだけ備える構成としたが、光源部１４の特性や、白色光を照射させたい領域等を鑑みて、光源部１４を複数備える構成とすることも可能である。

このように、実施の形態２の電気掃除機によれば、吸込具８の進行方向前方の被清掃面を照明する光源部１４をさらに備えたので、室内照明の光が十分に届かず、照度が不足する壁際の照度を確保し、視認性を向上させる。すなわち、壁際において、壁１２と室内空間の境界線、及び、塵埃の有無を目視しやすくし、壁際での掃除の効率を向上させる効果を奏する。また、室内照明の光が十分に届かない家具下面の掃除を行うときにも、同様の効果を奏する。

上述した実施の形態１及び２における制御部３の各機能は、処理回路により実現されてもよい。図５、図１８、図２０に示す例では、制御部３の処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ３ａと少なくとも１つのメモリ３ｂとを備える。処理回路が少なくとも１つのプロセッサ３ａと少なくとも１つのメモリ３ｂとを備える場合、制御部３の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述されてもよい。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、少なくとも１つのメモリ３ｂに格納されてもよい。少なくとも１つのプロセッサ３ａは、少なくとも１つのメモリ３ｂに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御部３の各機能を実現してもよい。少なくとも１つのメモリ３ｂは、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク等を含んでもよい。

制御部３の処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェアを備えてもよい。処理回路が少なくとも１つの専用のハードウェアを備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものでもよい。制御部３の各部の機能がそれぞれ処理回路で実現されても良い。また、制御部３の各部の機能がまとめて処理回路で実現されても良い。制御部３の各機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、他の一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現してもよい。処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、制御部３の各機能を実現しても良い。また、単一の制御装置により動作が制御される構成に限定されるものではなく、複数の制御装置が連携することで動作を制御する構成にしてもよい。

以上説明した実施の形態では、一般にキャニスター型と呼ばれる形式の電気掃除機を例に説明したが、一般に縦型、アップライト型、スティック型、または片手持運び型などと呼ばれる形式の電気掃除機、あるいは肩掛け型などと呼ばれる形式の電気掃除機のような、他の形式の電気掃除機にも本発明を適用可能である。

また、本発明は、一般にロボット掃除機と呼ばれるような、被清掃面上を自律的に移動する自走式の電気掃除機にも適用可能である。この場合には、回転ブラシ及びこれを駆動する電動機を有する吸込部と、吸込部に取り込まれた塵埃を吸引する気流を発生させる電動送風機との両方が、ロボット掃除機の本体に設けられてもよい。

１ 本体、 ２ 電動送風機、 ３ 制御部、 ４ 集塵部、 ５ ホース、 ６ 手元操作部、 ７ 延長パイプ、 ８ 吸込具、 ９ 回転ブラシ、 １０ 電動機、 １１，１１Ａ，１１Ｂ 距離センサ、 １１ａ 光ビーム照射部、 １１ｂ 光ビーム受光部、 １１ｃ 照射点、 １２ 壁、 １３ 家具下面、 １４ 光源部、 １００ 電気掃除機

Claims (13)

1. 被清掃面から塵埃を掻き上げる回転ブラシと、前記回転ブラシを駆動する電動機とを有し、前記被清掃面上で移動される吸込部と、
   前記吸込部に取り込まれた塵埃を吸引する気流を発生させる電動送風機と、
   移動する前記吸込部の障害物となる物体、または前記吸込部の上方にある物体との間の距離を検出する距離センサと、
   前記距離センサにより検出された検出距離である接近距離に応じて、前記電動機及び前記電動送風機の少なくとも一方の駆動電力を制御する制御部と、
   を備える電気掃除機。
2. 前記接近距離が閾値に比べて小さくなると、前記制御部は、前記電動機及び前記電動送風機の少なくとも一方の駆動電力を増加させる請求項１に記載の電気掃除機。
3. 前記回転ブラシが正回転すると前記吸込部を前進させる方向の推進力が発生し、
   前記接近距離が閾値に比べて小さくなると、前記制御部は、前記電動機の駆動電力を低下させるかゼロにする第一処理と、前記回転ブラシを逆回転させる第二処理とのいずれかの処理を行う請求項１に記載の電気掃除機。
4. 前記回転ブラシが正回転すると前記吸込部を前進させる方向の推進力が発生し、
   前記接近距離が閾値に比べて小さくなると、前記制御部は、前記電動送風機の駆動電力を増加させ、
   前記接近距離が閾値に比べて小さくなると、前記制御部は、前記電動機の駆動電力を低下させるかゼロにする第一処理と、前記回転ブラシを逆回転させる第二処理とのいずれかの処理を行う請求項１に記載の電気掃除機。
5. 前記回転ブラシが正回転すると前記吸込部を前進させる方向の推進力が発生し、
   前記接近距離が第一閾値距離に比べて小さくなると、前記制御部は、前記電動機及び前記電動送風機の少なくとも一方の駆動電力を増加させ、
   前記接近距離が、前記第一閾値距離よりも小さい第二閾値距離に比べて小さくなると、前記制御部は、前記電動機の駆動電力を低下させるかゼロにする第一処理と、前記回転ブラシを逆回転させる第二処理とのいずれかの処理を行う請求項１に記載の電気掃除機。
6. 前記距離センサは、電磁波または超音波を放射する放射部と、その反射波を受信する受信部とを備え、
   前記放射部は、前記被清掃面に対して平行な方向に向けて電磁波または超音波を放射する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電気掃除機。
7. 前記距離センサは、電磁波または超音波を放射する放射部と、その反射波を受信する受信部とを備え、
   前記放射部は、上または斜め上の方向に向けて電磁波または超音波を放射する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電気掃除機。
8. 前記制御部は、前記距離センサにより、前記吸込部が家具の下に入ったことを検出可能である請求項７に記載の電気掃除機。
9. 前記放射部は、赤外線を放射する請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の電気掃除機。
10. 前記吸込部を構成する吸込具と、
    前記電動送風機を内蔵した本体と、
    前記吸込具と前記本体との間を接続するパイプ及びホースの少なくとも一方と、
    を備える請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の電気掃除機。
11. 前記被清掃面を照明する少なくとも一つの光源部を備える請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の電気掃除機。
12. 前記制御部は、前記接近距離に応じて、前記光源部の点灯及び消灯を制御する請求項１１に記載の電気掃除機。
13. 前記吸込部の異なる位置に配置された複数の前記距離センサを備える請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の電気掃除機。

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