JP2019084097A - 自律走行型電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】塵埃回収性能を向上させた自律走行型電気掃除機を提供する。【解決手段】吸口と、吸口に設けられ、回転ブラシモータ２１により回転する回転ブラシ５と、吸口に吸引力を発生させる送風機と、回転ブラシ５より後方に設置され、先端のうち前側が後側より上方に位置するよう傾斜した捕捉部材３８と、を備える。この構成により、回転ブラシ５の回転によって動かされた塵埃や紙片のような平面形状のごみが、捕捉部材３８で止められて回転ブラシ５によって掻き上げられることとなる。この場合、捕捉部材３８を柔らかいブラシで構成すると、被清掃面に押し当てられて前方に突出した捕捉部材３８は突出部のブラシ密度が向上して、気密性を高くすることができる。【選択図】図１０

Description

本発明は、自律走行しながら掃除する自律走行型電気掃除機に関する。

従来、部屋を自律的に移動しながら掃除する自律走行型電気掃除機が知られている。自律走行型電気掃除機は、動力源として充電池を搭載し、制御装置で走行モータを制御して自律走行を行いながらモータ駆動の回転ブラシを用いて塵埃を掻き込み、送風機で吸引して掃除を行う。自律走行型電気掃除機は、搭載した充電池を動力源とする以上、使用可能な電気容量に限界が存在し、吸引モータの出力大きくすると吸い込み性能は向上するが、稼働時間を低下させる。しかし、自律走行型電気掃除機の稼働時間を低下させずに、吸い込み性能の向上を望む使用者は多い。

特許文献１においては、塵埃の掻き込み能力の向上と稼働時間を両立する目的としてモータ駆動の回転ブラシと被清掃面との摩擦力で回動する掻き取りブラシを備えた自律走行型電気掃除機が開示されている。
特許文献２においては、吸込口の縁に設置した捕捉部材を傾斜させることで、捕捉部材の先端を吸込口に近づけることで塵埃の吸込口周辺での滞留を抑え集塵性能を向上させた電気掃除機の吸込口が開示されている。

特開２０１７−７４２５８号公報 特開２０１３−２２０３０９号公報

特許文献１に記載される自律走行型電気掃除機は、モータ駆動の回転ブラシと被清掃面との摩擦力で回動する掻き取りブラシを備えるため塵埃の掻込み性能は高いが紙片のように掻き取りブラシに付着する程度のひっかかりもなくしかも平面的なごみは、掻き取りブラシによって掻込まれずに、吸込口後方の捕捉部材の下に挟まれて残ってしまう虞があった。

特許文献２に記載される電気掃除機の吸込口は、１本の回転ブラシで前進時に捕捉部材で吸込口付近に周辺の塵埃を留め、回転ブラシで掻込むことで、吸込口後方に塵埃が滞留することを抑えることで、吸込性能の向上を目的としており、硬い捕捉部材では被清掃面との抵抗が大きくなり、高トルクを発生するモータや、モータの減速比の増大が必要であり、掃除機の大型化や稼働時間の低下を招来する。また、柔らかい捕捉部材ではじゅうたんの毛の抵抗に負けて奥まで塵埃を掻込むことができない虞がある。

上記事情に鑑みてなされた本発明は、吸口と、該吸口に設けられ、モータにより回転する回転ブラシと、前記吸口に吸引力を発生させる送風機と、前記回転ブラシより後方に設置され、先端のうち前側が後側より上方に位置するよう傾斜した捕捉部材と、を備える自律走行型電気掃除機である。

本発明の第１実施形態に係る自律走行型電気掃除機を左前方から見下ろした斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る自律走行型電気掃除機の上ケースを取り外した状態を左前方から見下ろした斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る自律走行型電気掃除機を下から見上げた図である。 図１のＡ−Ａ線で切断した側断面図である。 本発明の第１実施形態に係る自律走行型電気掃除機の吸込部を下面から見上げた図であり、回転ブラシ、掻取りブラシを取り外した状態の図である。 本発明の第１実施形態に係る自律走行型電気掃除機の吸込部を左前方から見下ろした斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る自律走行型電気掃除機の回転ブラシの斜視図である。 （ａ）は、本発明の第１実施形態に係る自律走行型電気掃除機の掻取りブラシの斜視図であり、（ｂ）は、本発明の別の実施形態に係る自律走行型電気掃除機の掻取りブラシの斜視図であり、（ｃ）は、本発明の別の実施形態に係る自律走行型電気掃除機の掻取りブラシの斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る自律走行型電気掃除機の吸口カバー組立体の斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る自律走行型電気掃除機の吸込部の側断面図である。 本発明の第１実施形態に係る自律走行型電気掃除機本体における集塵ケースの位置関係を示す分解模式図である。 本発明の第１実施形態に係る自律走行型電気掃除機の制御装置、及び制御装置に接続される機器を示す構成図である。 本発明の第２実施形態に係る自律走行型電気掃除機の吸込部の側断面図である。

本発明の実施形態について、適宜、図面を参照しながら詳細に説明する。実施形態は以下の内容に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内において適宜変更して実施可能である。

なお、自律走行型電気掃除機Ｃ（図１参照）が進行する向きを前方、鉛直上向きを上方とし、図１等に示す様に前後、上下、左右を定義する。

＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態に係る自律走行型電気掃除機を左前方から見下ろした斜視図である。自律走行型電気掃除機Ｃは、所定の掃除領域（例えば、室内）を自律的に移動しながら掃除する掃除機である。自律走行型電気掃除機Ｃは、上壁である上ケース９１と、底壁（及び一部の側壁）である下ケース５１（図２参照）と、前部に設置されるバンパ９２と、を含んで構成される本体５０を備える。上ケース９１には、後記する集塵ケースＫ（図１１参照）を出し入れするための蓋９３が設けられている。

（本体）
図２は、上ケース９１を取り外した状態を左前方から見下ろした斜視図である。

下ケース５１は、走行モータ、回転ブラシモータ２１、送風機８１、制御装置９５等を載置する筐体であり、その外形は薄型の円板状を呈している。

図３は、自律走行型電気掃除機を下から見上げた図である。

下ケース５１には、駆動輪６１を露出させて、駆動輪６１と、走行モータと、減速機構とを含んで構成される駆動機構６０を収容する駆動機構収容部５４と、サイドブラシ取付部８２と、吸込部１０を固定する孔部５２と、排気口５３と、充電池Ｂ（図４参照）を収納する電池収容部５５（図４参照）とが形成されている。

平面視で円板状を呈する下ケース５１の直径上左右両側に駆動機構収容部５４が形成されている。又、平面視で円形を呈する下ケース５１の中心付近であり、駆動機構収容部５４に挟まれた位置に排気口５３が複数形成されている。

下ケース５１の中心よりも前側には、電池収容部５５が形成されている。電池収容部５５の左右には、サイドブラシ４０を取り付けるサイドブラシ取付部８２が形成されている。

下ケース５１の中心よりも後側、つまり、排気口５３、及び、駆動機構収容部５４の後側に吸込部１０が固定される孔部５２が形成されている。

孔部５２に固定される吸込部１０は、吸口１７（図５参照）が形成されるとともに、掻取りブラシ１、及び、回転ブラシ５を収容する部材である。

図４は、図１のＡ−Ａ線で切断した側断面図である。バンパ９２は、外部から作用する押圧力に応じて前後方向で移動可能に設置されている。バンパ９２は、左右一対のバンパばね（図示省略）によって外向きに付勢されている。バンパばねは、その先端がＪ字状に湾曲しており、この湾曲箇所がバンパ９２の内壁面に接している。

バンパ９２を介して障害物からの抗力がバンパばねに作用すると、バンパばねは平面視で内側に倒れ込むように変形し、バンパ９２を外向きに付勢しつつバンパ９２の後退を許容する。バンパ９２が障害物から離れて前記した抗力がなくなると、バンパばねの付勢力によってバンパ９２は元の位置に戻る。ちなみに、バンパ９２の後退（つまり、障害物との接触）は、後記するセンサ類９６（フォトカプラ）によって検知され（図２参照）、その検知結果が制御装置９５（図１２参照）に入力される。

（駆動輪）
図３に示す様に、駆動輪６１は、駆動輪６１自体が回転することで本体５０を前進、後退、旋回させるための車輪である。駆動輪６１は、直径上左右両側に配置されている。

（支持機構）
図３に示す駆動機構収容部に収容される支持機構は、駆動機構６０を本体５０に支持する機構である。支持機構は、駆動機構６０を支持するアーム７１を含む。

（電池収容部）
図４に示す様に、電池収容部５５は、下ケース５１に形成された内部に充電池Ｂを収容する空間であり、壁面で囲まれた下向きに開口を有して構成される。

（前方蓋）
図３に示す様に、前方蓋５６は、下ケース５１に形成された電池収容部５５（図４参照）の開口を下ケース５１の下面から塞ぐ略長方形板状の部材である。

前方蓋５６は、前部中央付近に係止爪５６ａを備え、後部左右両側にネジ孔を有する張出部５６ｂを備える。前方蓋５６は、係止爪５６ａと、ネジ孔に挿通されたネジとにより下ケース５１に下方から固定される。

前方蓋５６は、左右両側に円弧状テーパ５６ｃが形成され、後記するサイドブラシ４０との干渉が防止される。これにより、サイドブラシ４０が回転可能となっている。

前方蓋５６は、下ケース５１の中心側付近に補助輪８３を取り付ける円形の補助輪取付部８４を備える。補助輪取付部８４は、前方に突出部分を有する。

前方蓋５６は、下ケース５１に取り付けた状態において、サイドブラシ４０の回転軸と、後記するアーム７１の斜辺とを結ぶ位置にガイドブラシ（Ｌ）４５を固定する溝部を備える。ガイドブラシ（Ｌ）４５（刷毛）は、当該溝部に備わる。

（補助輪）
図３に示す様に、補助輪８３は、本体５０を所定高さで保ちつつ自律走行型電気掃除機Ｃを円滑に移動させるための補助的な車輪である。補助輪８３は、本体５０の移動に伴い床面との間で生じる摩擦力によって従動回転するように軸支されている。又、補助輪８３は、向きが水平方向に３６０°回転自在に構成されている。

図３に示す補助輪８３は、本体５０の前方の左右方向の中央に設けられ、前記した補助輪取付部８４に取り付けられている。

（吸込部）
図５は、回転ブラシ５、掻取りブラシ１を取り外した状態における本実施形態に係る吸込部１０を下から見上げた図である。図５に示す吸込部１０は、下ケース５１の孔部５２に取り付けられる（図３参照）。

そして、図４に示す様に、吸込部１０は、吸込部１０から下流側に向かって順に、集塵ケースＫ、集塵フィルタＦ、送風機８１、及び、排気口５３（図３参照）につながる空気が流通可能な流路の一部を形成する。吸込部１０は、吸口１７が形成されるとともに、回転ブラシ５、及び、掻取りブラシ１、捕捉部材、重しを収容する部材であり（図５参照）、回転ブラシモータ２１（図６参照）を固定する部材でもある。

図５に示す様に、吸込部１０の前部には、回転ブラシ５を収容する回転ブラシ収容部１５が形成されている。吸込部１０の後部には、掻取りブラシ１を収容する掻取りブラシ収容部１１が形成されている。回転ブラシ収容部１５には回転ブラシ５（図３参照）が配置される。掻取りブラシ収容部１１には掻取りブラシ１が配置される。つまり、自律走行型電気掃除機Ｃの前部から、回転ブラシ５、掻取りブラシ１の順に配置される。

又、回転ブラシ５、掻取りブラシ１は、回転可能に取り付けられる。回転ブラシ５、掻取りブラシ１は、取り外し可能に吸込部１０へ取り付けられる。

図６は、吸込部１０を左前方から見下ろした斜視図である。

図６に示す様に、吸込部１０の上面側には、回転ブラシ５を回転する回転ブラシモータ２１が備わるとともに、動力伝達機構２２が備わる。

回転ブラシモータ２１は、吸込部１０の左右方向の一端側に取り付けられている。回転ブラシモータ２１は、回転軸が回転ブラシ５の回転軸５ｂ（図７参照）と平行に配置されている。又、回転ブラシモータ２１の回転軸（図示省略）は、左右方向の一端側に向けて延び、吸込部１０の一端において、動力伝達機構２２を介して回転ブラシ５の回転軸５ｂと連結されている。

（回転ブラシ収容部）
図５、図６に示す様に、回転ブラシ収容部１５は、左右方向に延在する断面が円弧状の曲面を有する凹部である。図５に示す様に、回転ブラシ収容部１５の後側の曲面に吸口１７が形成されている。吸口１７は、集塵ケースＫの開口と連通する（図４参照）。

図５に示す様に、回転ブラシ収容部１５の吸口１７から右側の曲面上に、即ち、吸口１７とは反対側の（離れた）曲面上に集塵リブ１６が複数（この例では３つ）設けられている。同様に、回転ブラシ収容部１５の吸口１７から左側の曲面上に、集塵リブ１６が（この例では１つ）設けられている。吸込部１０の下面側から見て、集塵リブ１６は、後側（後退方向側）よりも前側（前進方向側）の方が、吸口１７に向かうように、斜めに設けられている。又、後記の図１０に示すように、左右方向（回転ブラシ５の回転軸方向）に見て、集塵リブ１６の形状は、回転ブラシ５の外径の形状に沿うように形成されている。

回転ブラシ収容部１５の右側には、回転ブラシ５の回転軸５ｂ（図７参照）の一端を軸支する軸受（Ａ）１８（図５参照）が備わる。軸受（Ａ）１８は、回転ブラシ５の一端に備わる嵌合部６の外形に対応し（図７参照）、嵌合部６が嵌合する嵌合凹部（図示省略）を備える。

回転ブラシ収容部１５の左側には、回転ブラシ５の回転軸５ｂ（図７参照）の他端に備わる軸受（Ｂ）７が係止する係止部１９（図５参照）、及び、回転ブラシ５の回転軸５ｂが非接触で回転可能に収容される凹部１９ａ（図５参照）が形成されている。

（掻取りブラシ収容部）
図５、図６に示す様に、掻取りブラシ収容部１１は、左右方向に延在する断面が円弧状の曲面を有する凹部である。

掻取りブラシ収容部１１の曲面を掻取りブラシ１（植毛）に接近するように設けることにより、吸込部１０の気密が高まり回転ブラシ収容部１５での吸引される空気の流速を高く保つことができ、動圧を確保することができる。このため、自律走行型電気掃除機Ｃのゴミをとる性能を向上させることができる。

（回転ブラシ）
図７は、回転ブラシ５の斜視図である。回転ブラシ５は、駆動輪６１の回転中心を通る軸（左右方向）に沿って配置されている（図３参照）。回転ブラシ５は、回転ブラシ収容部１５の長手方向（左右方向）の一端側から他端側まで連続して設けられている。回転ブラシ５は、回転軸５ｂを有する円筒形であり、吸込部１０に回転可能に支持されている。

回転ブラシ５は、回転ブラシモータ２１（図６参照）により、本体５０の前から後ろ側（本体５０が前進する方向）に回転駆動する様になっている（図１０参照）。本体５０の前進時に駆動輪６１が回転する方向と同じ方向に回転ブラシ５は回転する。本実施例では、後進時に駆動輪６１の回転方向が変わっても（反転しても）、回転ブラシ５の回転方向は変わらない。

回転ブラシ５は、軸部５ａの外周面から法線方向に突出する植毛５ｃを備え、植毛５ｃの１本１本は、軸部５ａ表面における接線に対して、約９０°を有して備わる。

又、回転ブラシ５の植毛５ｃは、長さが異なる植毛、硬さが異なる植毛など複数種類の植毛を備え、各植毛が回転軸５ｂ（図参照）に対してらせん状に列をなす様に配設されている。

なお、本実施形態では、２種類の植毛を配設した場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、１種類であってもよく、３種類以上であってもよい。又、らせん状に配置された植毛間にゴムなどの弾性材料からなるブレード部材をらせん状に配置する構成を追加してもよく、適宜変更することができる。

図７に示す様に、回転ブラシ５の回転軸５ｂの一端（図の左側）には、回転ブラシ収容部１５に備えられた軸受（Ａ）１８（図５参照）の嵌合凹部に嵌合する嵌合部６が備わる。

嵌合部６は、回転軸５ｂに垂直な断面視で奇数の角を有する多角形（本実施形態では５角形）であり、回転軸５ｂ端に向けてテーパが形成されている。

軸受（Ａ）１８（図５参照）は、回転ブラシモータ２１（図６参照）の回転力を回転ブラシ５に伝達する動力伝達機構２２につながる。

動力伝達機構２２は、任意の構成とすることが可能である。動力伝達機構２２は、例えば、プーリを含んで構成されてもよく、ギアを含んで構成されてもよく、歯付きベルトやタイミングベルトを含んで構成されてもよい。

前記のように、回転ブラシ５の回転軸５ｂの他端（図の右側）には、軸受（Ｂ）７（図７参照）が備わる。

軸受（Ｂ）７は、回転ブラシ収容部１５の左側に形成された係止部１９（図５参照）に係止する。

（掻取りブラシ）
図８は、掻取りブラシの図である。掻取りブラシ１は、駆動輪６１の回転中心を通る軸（左右方向）に沿って配置されている（図３参照）。掻取りブラシ１は、掻取りブラシ収容部１１の長手方向（左右方向）の一端側から他端側まで連続して設けられている。掻取りブラシ１は、回転軸４を有する円筒形であり、吸込部１０に回転可能に支持されている。

掻取ブラシ１は軸部表面全面に植毛２を備える。掻取ブラシは、軸部の外周面から（取付時において）本体５０の前方向に突出した植毛２を備え、植毛２の１本１本は、軸部表面における接線に対して、０〜４５°を有して備わる（図１０参照）。

掻取りブラシ１の植毛は、掻き取り力を向上させるには、長いほうが好ましく、硬いほうが好ましい。掻取りブラシ１の植毛は、消費電力を減らすには、柔らかいほうが好ましい。

掻取りブラシ１の植毛が長いと、植毛がじゅうたん等の奥まで到達し、奥から塵埃を掻き取ることが可能となる。掻取りブラシ１の植毛が硬いと、じゅうたんの毛等の抵抗に抗して奥から塵埃を掻き取ることが可能となる。掻取りブラシ１の植毛が柔らかいと、じゅうたんの毛等の接触抵抗が小さくなり、掻取りブラシ１が回転しやすくなるため、走行モータや回転ブラシモータ２１の消費電力が小さくなる。

掻取りブラシ１の植毛の位置は、フローリング（板の間）を掃除する場合は、床面から０．５ｍｍ程度浮かせることが好ましい。また、掻取りブラシ１の植毛の位置は、絨毯上を掃除する場合は、絨毯の毛と重なることが好ましい。

図８（ａ）に示す掻取りブラシ１は、本体５０の移動に伴って清掃面（床面、絨毯）との摩擦により従動回転し続けるタイプのものである。図８（ｂ）、（ｃ）に示す掻取りブラシ１Ａ、１Ｂは、リブ３ａ、３ｂを有し、本体５０の移動に伴って清掃面との摩擦により従動回転を開始した後、リブ３ａ、３ｂにより回転が規制されるため、従動回転し続けることはなく、回転を停止した状態となるタイプのものである。つまり、本体５０は、回転を停止した掻取りブラシ１をスリップさせながら進行する。

（軸受保持部材）
図９は、吸口カバー組立体３０Ａの斜視図である。吸口カバー組立体３０Ａは、吸口カバー３０、吸口カバー取付部材３５、及び、軸受保持部材３７を有する。

吸口カバー組立体３０Ａを構成する軸受保持部材３７は、吸口カバー組立体３０Ａの左側に位置し、回転ブラシ５の回転軸５ｂに備わる軸受（Ｂ）７を下面から保持する部材である。つまり、軸受保持部材３７は、回転ブラシ５の回転軸５ｂを保持する部材である。

図９に示す様に、軸受保持部材３７は、前部にラッチ３７ａを、後部に係止爪３７ｂを備え、ラッチ３７ａと係止爪３７ｂとにより吸込部１０に固定される。軸受保持部材３７は、ラッチ３７ａと係止爪３７ｂとの間に形成された凹部により軸受（Ｂ）７を吸込部１０に保持する。

軸受保持部材３７は、後部の係止爪３７ｂの根元から下面に向けて噛合爪が形成されている（図３参照）。噛合爪は、吸口カバー３０に形成された噛合爪と噛み合うことにより、本体５０下面から床面に向けて回動する蝶番を構成する。

軸受保持部材３７は、下面側に吸口カバー３０との間に挿入される弾性体（図示省略）を係止する係止部（図示省略）を有する。

（吸口カバー取付部材）
吸口カバー組立体３０Ａを構成する吸口カバー取付部材３５は、吸口カバー組立体３０Ａの右側に位置し、吸口カバー３０を吸込部１０の後部に取り付け可能とする部材である。つまり、吸口カバー取付部材３５は、吸込部１０に備わる軸受（Ａ）１８を覆う部材である。

図９に示す様に、吸口カバー取付部材３５は、前部にラッチ３５ａを、後部に係止爪３５ｂを備え、ラッチ３５ａと係止爪３５ｂとにより吸込部１０に固定される。

吸口カバー取付部材３５は、後部の係止爪３５ｂの根元から（取付状態で）本体５０の下面に向けて噛合爪３５ｃが形成されている（図３参照）。噛合爪３５ｃは、吸口カバー３０に形成された噛合爪３０ｃ（図３参照）と噛み合うことにより蝶番を構成する。吸口カバー３０は、噛合爪３０ｃと噛合爪３５ｃにより構成された左右一対の蝶番により、該一対の蝶番を軸に本体５０の下面から清掃面（床面、絨毯）に向けて清掃面の凹凸に応じて清掃面にフィットする様に回動する。

吸口カバー取付部材３５は、下面側に吸口カバー３０との間に挿入される弾性体（図示省略）を係止する係止部（図示省略）を有する。

（吸口カバー）
吸口カバー組立体３０Ａを構成する吸口カバー３０は、吸込部１０の回転ブラシ収容部１５の開口を覆う部材であり、回転ブラシ収容部１５の開口に相対する領域に細い仕切り３０ａにより区分された開口部を有する部材である。

吸口カバー３０は、開口部の前側（進行方向側）が上に向けて傾斜する傾斜部を有する（図９参照）。傾斜部には、上にくぼむ長円形状のテーパが形成されており、テーパと開口部とは開口部の中央付近の長方形状の開口により連通している（図３参照）。

吸口カバー３０は、下面の軸受保持部材３７、及び、吸口カバー取付部材３５の係止部に対応する位置に係止部（図示省略）を有し、係止部を介して弾性体（図示省略）を備える。吸口カバー３０（吸口カバー組立体３０Ａ）は、前記の様に後部に備わる２つの噛合爪３０ｃ、３５ｃが吸口カバー取付部材３５、及び、軸受保持部材３７と噛み合うことにより構成される左右一対の蝶番を軸として揺動可能である。

吸口カバー３０は、後部の蝶番（前記一対の蝶番）を回動軸とし、弾性部材により床やじゅうたん等の清掃対象に押圧されて当接（清掃面の凹凸にフィット）して、吸引空間の気密性を向上させる。つまり、清掃対象が傾斜している場合でも、段差を有している場合であっても、吸口カバー３０は、清掃対象に追従して、吸引空間の気密性を維持、向上する。

吸口カバー３０は、開口部の左右両側にガイドブラシ（Ｓ）４９、後方に捕捉部材３８が固定される溝部を備える。ガイドブラシ（Ｓ）４９（刷毛）と捕捉部材３８は、当該溝部に備わる（図３参照）。

掃除機Ｃを清掃面上に置いた状態では、吸込部１０は、駆動輪６１、補助輪８３で清掃面に接地する。駆動輪６１、補助輪８３の３か所で接地することから、回転ブラシ５の植毛と清掃面との接地面積が広がりすぎないようになっている。これにより、回転ブラシモータ２１の負荷の増大防止を図っている。

（掻取りブラシの動作等）
図１０は、吸込部１０の側断面図である。図１０を参照しつつ、図８（ａ）の掻取りブラシ１の回転について説明する。

掻取りブラシ１は、回転ブラシ５に接触していることから回転ブラシ５の回転によって回転ブラシ５に対応した回転、つまり、回転ブラシ５とは逆方向の回転力を与えられる。回転ブラシ５は、回転軸より床面側の部分を観察すると、前方から後方に向かう方向に回転する力を回転ブラシモータ２１によって与えられている（図１０中、反時計回り）。この方向の回転を第１の回転方向と呼ぶことにする。このため、掻き取りブラシ１は、回転軸より床面側の部分を観察すると、後方から前方に向かう方向に回転する力を与えられる（図１０中、時計回り）。この方向の回転を第２の回転方向と呼ぶことにする。

ここで、掻取りブラシ１が清掃面に接触した状態で本体５０が前進すると、掻取りブラシ１は、清掃面との摩擦により回転ブラシ５により与えられる回転力を打ち消す（第１の回転方向）方向の回転力が与えられる。

掻取りブラシ１の植毛は、本体５０の前進時の清掃面に対して逆目であり、かつ、回転ブラシ５の回転に対して順目である（すなわち、根本側から先端側に向かうにつれて第２の回転方向に向かう）。このため、本体５０の前進時において、掻取りブラシ１は、回転ブラシ５からの回転力よりも清掃面からの回転力が勝り、回転ブラシ５の回転の向きと同じ向きに従動回転する。

一方、壁に突き当った場合、障害物を回避する場合等においては、掻取りブラシ１が清掃面に接触した状態で本体５０は後進する。すると、掻取りブラシ１は、清掃面との摩擦により回転ブラシ５により与えられる回転力と同じ（第２の回転方向）方向の回転力が与えられる。

掻取りブラシ１の植毛は、本体５０の後進時の清掃面に対して順目であり、かつ、回転ブラシ５の回転に対して順目である。このため、本体５０の後進時において、掻取りブラシ１は、清掃面からの回転力が回転ブラシ５からの回転力により強められる。そして、掻取りブラシ１は、第２の回転方向に従動回転する。

掻取りブラシ１の植毛は、第２の回転方向に延びていることから、前進時に清掃面（例えば、絨毯）から塵埃を掻き出す様に掻取りブラシ１の幅方向の全面を使用して連続して塵埃を掻き出す（図１０参照）。

また、掻取りブラシ１の植毛は、後進時に清掃面（例えば、絨毯）に対して順目ではあるが、掻取りブラシ１には回転ブラシ５による回転が加えられるため、清掃面から塵埃をすくい取る様に掻取りブラシ１の幅方向の全面を使用して連続して塵埃を掻き取る（図１０参照）。

つまり、掻取りブラシ１は、本体５０の前進時も後進時も塵埃を掻き取ることができる。

本体５０が前進する場合、掻取りブラシ１が掻き出した塵埃は、掻取りブラシ１の植毛に追従して掻取りブラシ収容部１１を経て、吸口１７から集塵ケースＫに吸引される。掻取りブラシ１に残った塵埃は、第１の回転方向に回転する回転ブラシ５の植毛により掻取りブラシ１から掃き取られる。

本体５０が後進する場合、掻取りブラシ１が掻き出した塵埃は、掻取りブラシ１に接触する回転ブラシ５により植毛から掻き取られる。掻取りブラシ１の植毛の向きと、回転ブラシ５の植毛の回転方向が同じであるため、回転ブラシ５の植毛は、容易に掻取りブラシ１の植毛から塵埃を除去する（掃き取る）ことが可能となる。

つまり、掻取りブラシ１の表面は、本体５０の前進時も後進時も回転ブラシ５により清掃が行われる。このことにより、床等の清掃面を良好に清掃できる。

本体５０が前進する場合、後進する場合、いずれの場合も、回転ブラシ５により掃き取られた塵埃は、回転ブラシ収容部１５に導入されて、吸口１７を経て、集塵ケースＫに吸引される。

集塵ケースＫで吸引された塵埃が除外された後、空気は、フィルタＦ、送風機８１内を通り、下ケース５１中心部の排気口５３から本体５０の外部に排出される。排気口５３から排出された空気は、ガイドブラシ（Ｍ）４７の間を通り、再び吸込部１０の回転ブラシ収容部１５等を経て吸口１７に吸い込まれる。つまり、空気は循環している。

（捕捉部材）
図１０に示す捕捉部材３８は、吸口カバー３０のうち開口部の後方又は開口部より後方に、補足部材３８の先端のうち前側が後側より上方に位置するよう傾斜して設置される。吸口カバー３０が係止爪３５を軸に回動して被清掃面の凹凸に追従する動きをとるため、捕捉部材３８は傾斜して設置されることにより被清掃面に押し当てられながら接触し、図１３のように捕捉部材３８は開口部側に突出する。そのため、回転ブラシ５の回転によって動かされた塵埃や紙片のような平面形状のごみが開口部内に突出した補足部材３８で止められて回転ブラシ５によって掻き上げられる。

また、捕捉部材３８を柔らかいブラシで構成すると、被清掃面に押し当てられて前方に突出した捕捉部材３８は突出部のブラシ密度が向上して、気密性を高くすることができる柔らかさとしては、例えば回転ブラシ５や掻き取りブラシ１の毛より柔らかくすることができる。

（サイドブラシ）
図３に示すサイドブラシ４０は、サイドブラシ４０自体が回転駆動されることで本体５０よりも外側にある、部屋の隅など本体５０が行けないところの塵埃を吸込部１０（吸口１７）に導くブラシであり、その一部が平面視で本体５０から露出している。サイドブラシ４０は、平面視において１２０°間隔で放射状に延びる３束の刷毛を有し、吸込部１０よりも前方において左右に配置されている。

右側のサイドブラシ４０は、その根元がサイドブラシホルダ４１に固定されている。サイドブラシ４０の植毛は、先端に向かうにつれて床面に近づくように傾斜しており、その先端付近は床面に接している。

サイドブラシホルダ４１は、下ケース５１の底面付近に設置され、サイドブラシモータ４２に連結されている（図２参照）。サイドブラシモータ４２が駆動することで、サイドブラシ４０が内側に向けて（図３に付した矢印の方向に）回転し、ガイドブラシ（Ｌ）４５の間に塵埃を掻き集めるようになっている。

なお、左側のサイドブラシ４０についても同様である。

（ガイドブラシＬ）
図３に示すガイドブラシ（Ｌ）４５は、前方蓋５６の溝部に固定された植毛である。サイドブラシ４０の回転軸と、アーム７１の斜辺（ガイドブラシ４７の前端付近）とを結ぶ位置に配置される。

ガイドブラシ（Ｌ）４５は、サイドブラシ４０が掻き集めた塵埃をガイドブラシ（Ｍ）４７の間に誘導し、吸込部１０に導くブラシである。ガイドブラシ（Ｌ）４５は、使用時において清掃対象（床面、絨毯）に接触する長さが好ましい。これにより、塵埃をガイドブラシ（Ｌ）４５の間から逃さない様にすることができる。ガイドブラシ（Ｌ）４５の植毛の材質や長さ等は、これらに限られることはなく、適宜選択可能である。

（ガイドブラシＭ）
図３に示すガイドブラシ（Ｍ）４７は、アーム（サスペンションアーム）７１の溝部に固定された植毛である。回転ブラシ収容部１５の側壁の延長線上の内側、かつ、駆動輪６１と平行に配置される。

ガイドブラシ（Ｍ）４７は、サイドブラシ４０が掻き集めた塵埃をガイドブラシ（Ｌ）４５を経て吸込部１０に導くブラシである。ガイドブラシ（Ｍ）４７は、使用時においてアーム７１が上下動しても常に清掃対象に接触する長さが好ましい。ガイドブラシ（Ｍ）４７の植毛の材質や長さ等は、これらに限られることはなく、適宜選択可能である。

（送風機）
図４に示す送風機８１は、駆動することで集塵ケースＫ内の空気を外部に排出して負圧を発生させ、床面から吸口１７（吸込部１０）を介して塵埃を吸い込む機能を有している。送風機８１は、下ケース５１との間に弾性体（図示せず）を介して設置されている。このように弾性体を介在させることで、送風機８１の振動が減衰して本体５０に伝わりにくくなり、本体５０の振動、騒音を低減できる。

図２に示す様に、本実施形態では、送風機８１は下ケース５１の中心付近に配置されている。

図１１は、本体５０内における、吸込部１０（吸口１７）と、集塵ケースＫと、送風機８１との位置関係を示す模式図である。

図１１に示す様に、吸口１７から下流側に向かって順に、集塵ケースＫ、集塵フィルタＦ、送風機８１、及び、排気口５３（図３参照）が設けられている。吸口１７付近には、床面上の塵埃を掻き込む回転ブラシ５が設けられている（図１０参照）。

送風機８１、及び、回転ブラシモータ２１が駆動すると、床面等の塵埃は吸口１７（吸込部１０）を介して吸引され、回転ブラシ５（図１０参照）によって掻き込まれる。この塵埃は、流入口Ｋ１を介して集塵ケースＫに導かれる。集塵フィルタＦで塵埃が取り除かれた空気は、排気口５３（図３参照）を介して排出される。なお、集塵ケースＫは、上ケース９１に設けられた蓋９３（図１１参照）を開けることで着脱可能である。

（センサ類）
図１２は、自律走行型電気掃除機の制御装置９５、及び制御装置９５に接続される機器を示す概略構成図である。

バンパセンサ（障害物検知手段）は、バンパ９２の後退（つまり、障害物との接触）を検知するフォトカプラである。図４に示すように、本体５０の前方にフォトカプラを備える。例えば、バンパ９２に障害物が接触した場合、センサ光（の反射光）の受光時間が短くなる。この受光時間の変化に応じた検知信号が制御装置９５に出力される。

測距センサ（障害物検知手段）は、障害物までの距離を検出する赤外線センサである。本実施形態では、正面と側面の計３か所に測距センサを設けた。

測距センサは、赤外線を発光させる発光部（図示せず）と、赤外線が障害物で反射して戻ってくる反射光を受光する受光部（図示せず）と、を有している。この受光部によって検出される反射光の強さに基づいて、障害物までの距離が算出される。なお、バンパ９２のうち少なくとも測距センサの近傍は、赤外線を透過させる樹脂又はガラスで形成されている。

ちなみに、測距センサとして他の種類のセンサ（例えば、超音波センサ、可視光センサ）を用いてもよい。

床面用測距センサ（障害物検知手段）は、床面までの距離を計測する赤外線センサであり、下ケース５１の下面前後左右４か所に設置されている（図３参照）。床面用測距センサによって階段等の大きな段差を検知することで、自律走行型電気掃除機Ｃの（階段からの）落下を防止できる。例えば、床面用測距センサによって前方に３０ｍｍ程度の段差が検知された場合、制御装置９５（図１１参照）は走行モータを制御して本体５０を後退させ、進行方向を転換させる。

図１２に示す走行モータ用エンコーダは、走行モータの回転速度、回転角度を検出する検出器である。なお、走行モータ用エンコーダによって検出される回転速度、回転角度と、減速機構の歯車比と、駆動輪６１の径と、に基づいて、制御装置９５は本体５０の移動速度、移動距離を算出する。

走行モータ電流計測器は、走行モータの電機子巻線に流れる電流を計測する計測器である。同様に、送風機用電流計測器は送風機８１の電流値を計測し、回転ブラシモータ用電流計測器は回転ブラシモータ２１の電流値を計測する。２つのサイドブラシモータ用電流計測器はサイドブラシモータ４２の電流値を計測する。それぞれの電流計測器は、計測した電流値を制御装置９５に出力する。

（操作ボタン）
操作ボタン９７は、ユーザの操作に応じた操作信号を制御装置９５に出力するボタンであり（図１参照）、例えば、電源ボタンと、掃除の開始／終了ボタンと、掃除モードを変更するための掃除モード選択ボタンと、を有している。

表示パネル駆動装置は、制御装置９５からの指令に応じて、表示パネルの電極に電圧を印加する装置である。

表示パネル（図示省略）は、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode：図示せず）と、７セグメントディスプレイ（図示省略）と、を有しており、自律走行型電気掃除機Ｃの運転状態等を表示する。

充電池Ｂは、例えば、充電することで再利用可能な二次電池であり、電池収容部５５（図４参照）に収容されている。充電池Ｂからの電力は、センサ類９６（図２参照）、各モータ、各駆動装置、及び制御装置９５に供給される。

（駆動装置）
図１２に示す走行モータ駆動装置（左）（右）は、左右側の走行モータを駆動するインバータであり、制御装置９５からの指令に応じて動作する。送風機駆動装置、回転ブラシ用モータ駆動装置、サイドブラシ用モータ駆動装置（左）（右）についても同様である。これら各駆動装置は、本体５０内の制御装置９５（図１２参照）に設置されている。

（制御装置）
制御装置９５は、例えばマイコン（Microcomputer：図示省略）であり、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたプログラムを読み出してＲＡＭ（Random Access Memory）に展開し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が各種処理を実行するようになっている。

制御装置９５は、操作ボタン９７（図１参照）、及び、上述したセンサ類９６から入力される信号に応じて演算処理を実行し、上述した各駆動装置に指令信号を出力する。

（掻取りブラシの清掃）
本実施形態における自律走行型電気掃除機Ｃは、清掃が終了した場合や充電池Ｂの電気容量が少なくなった場合に搭載されている制御装置９５の指令により充電装置に帰還して充電を行う。充電装置に帰還中の自律走行型電気掃除機Ｃは、駆動輪６１の回転を停止した状態で回転ブラシ５を本体５０の前から後ろへ従動回転させることにより、回転ブラシ５に接触している掻取りブラシ１を本体５０の後ろから前へ回転させることが可能である。

掻取りブラシ１の植毛が本体５０の後ろから前に向いていることから、回転ブラシ５の植毛は、容易に掻取りブラシ１の植毛が掻き取った塵埃を除去（掃き取る）可能である。掻取りブラシ１は、回転ブラシ５により清掃される。

（回転ブラシの清掃）
本実施形態における自律走行型電気掃除機Ｃは、清掃が終了した場合や充電池Ｂの電気容量が少なくなった場合に搭載されている制御装置９５の指令により充電装置に帰還して充電を行う。充電装置に帰還中の自律走行型電気掃除機Ｃは、駆動輪６１の回転を停止した状態で回転ブラシ５を（走行時の回転方向とは逆の）本体５０の後ろから前へ回転させることにより、回転ブラシ５に付着した塵埃を走行時とは反対側から吸引する。これにより、回転ブラシ５に巻き付く、回転方向裏側に付着する等走行時には吸引し難い塵埃を吸引して回転ブラシ５を清掃することが可能となる。

１、１Ａ、１Ｂ 掻取りブラシ
２、２ｂ 植毛
３ａ、３ｂ リブ
４ 回転軸
５ 回転ブラシ
５ａ 軸部
５ｂ 回転軸
５ｃ 植毛
６ 嵌合部
７ 軸受（Ｂ）
１０ 吸込部
１１ 掻取りブラシ収容部
１１ａ 係止部
１５ 回転ブラシ収容部
１６ 集塵リブ
１７ 吸口
１８ 軸受（Ａ）
１９ 係止部
２１ 回転ブラシモータ
２２ 動力伝達機構
３０ 吸口カバー
３０Ａ 吸口カバー組立体
３０ａ 仕切り
３０ｂ テーパ
３０ｃ 噛合爪
３５ 吸口カバー取付部材
３５ａ ラッチ
３５ｂ 係止爪
３５ｃ 噛合爪
３７ 軸受保持部材
３７ａ ラッチ
３７ｂ 係止爪
３７ｃ 噛合爪
３８ 捕捉部材
４０ サイドブラシ
４１ サイドブラシホルダ
４２ サイドブラシモータ
４５ ガイドブラシ（Ｌ）
４７ ガイドブラシ（Ｍ）
４９ ガイドブラシ（Ｓ）
５０ 本体
５１ 下ケース
５２ 孔部
５３ 排気口
５４ 駆動機構収容部
５５ 電池収容部
５６ 前方蓋
５６ａ 係止爪
５６ｂ 張出部
５６ｃ テーパ
６０ 駆動機構
６１ 駆動輪
７０ 支持機構
７１ アーム（サスペンション）
８１ 送風機
８２ サイドブラシ取付部
８３ 補助輪
８４ 補助輪取付部
９１ 上ケース
９２ バンパ
９３ 蓋
９５ 制御装置
９６ センサ類（障害物検知手段）
９７ 操作ボタン
Ｃ 自律走行型電気掃除機
Ｋ 集塵ケース
Ｋ１ 流入口
Ｆ 集塵フィルタ
Ｂ 充電池

Claims (4)

1. 吸口と、
   該吸口に設けられ、モータにより回転する回転ブラシと、
   前記吸口に吸引力を発生させる送風機と、
   前記回転ブラシより後方に設置され、先端のうち前側が後側より上方に位置するよう傾斜した捕捉部材と、を備える自律走行型電気掃除機。
2. 前記吸口を覆い揺動可能な吸口カバーを有し、
   前記捕捉部材は、前記吸口カバーに設けられたことを特徴とする請求項１に記載の自律走行型電気掃除機。
3. 前記捕捉部材は、前記回転ブラシの毛より柔らかいブラシを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の自律走行型電気掃除機。
4. 前記回転ブラシに隣接し、清掃面との摩擦力で回動可能な掻取りブラシを有し、
   前記回転ブラシが前記掻き取りブラシに接触しており、
   前記補足部材は、前記回転ブラシ及び前記掻き取りブラシの間に位置することを特徴とする請求項１乃至３何れか一項に記載の自律走行型電気掃除機。

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