JP4133853B2 - 自走式掃除機 - Google Patents

Description

この発明は、自走しながら床面を掃除する自走式掃除機に関する。

自走式掃除機を使った床面の掃除は、ブラシによる塵や埃の掃き出し、フィルターを使った吸い込み、サイクロン機構による集塵が一般的に多く用いられている。ブラシを使用する場合には、本体側方で回転ブラシを回転させて床面のごみを本体中央部に集め、これを吸い込みノズル等の集塵装置により集塵室に吸い込んで保存している。このような自走式掃除機として特許文献１に開示されたものがある。特許文献１に開示された自走式掃除機においては、回転ブラシを回転して床面を掃くサイドブラシ装置と、床面のごみを集塵する吸い込みノズルを有する集塵装置とを備えている。

また、特許文献２に開示された自走式掃除機においては、本体下面にごみ収集シートをばねで付勢して設け、ごみ収集シートを床面に押し付けるようにしている。これにより、このごみ収集シートにより、フローリング等の床の拭き掃除を行なうことができる。
特開平６−１２５８６１号公報 特開平１１−１７８７６５号公報

一般家庭用として普及している電気掃除機においては、交流式で高い仕事率の商品が開発されている。吸い込みノズルも改良が重ねられ、あらゆる床材に適応している。

一方、手軽にほこりを除去する道具として、ごみ吸着シートを箒に取り付けた商品も開発され、電気掃除機で吸い残した微細な塵やほこりを吸着して掃除する家庭が増えてきている。

電気掃除機を用いた清掃においても、吸着シート付き箒を用いた清掃の場合も、先端のノズル部分を往復動作させてごみを集めることで、取り残しが少なく、あらゆるサイズのごみにも対応が可能となっている。

これに対して、従来の自走式掃除機では、ブラシによる塵や埃の掃き出し、フィルターを使った吸い込み、サイクロン機構による集塵、フローリング等の床の拭き掃除等様々な掃除機構を有した製品が提案されてきた。しかし、家庭内にはあらゆるサイズのごみが存在する。上述のような掃除機構を有する自走式掃除機において、これらのごみを取り残すことなく掃除をすることは困難であり、電気掃除機や吸着シート付き箒を用いた掃除に比べて清浄性能が劣るという問題があった。

したがって、この発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、種々のサイズのごみを確実に捕集することが可能な自走式掃除機を提供することを目的とする。

この発明に基づいた自走式掃除機に従えば、掃除機本体を移動させる駆動輪と駆動モータを有する駆動装置と、上記駆動モータに電源を供給するバッテリと、上記駆動モータを制御し、上記駆動輪に必要な回転角を与える制御部と、床面の掃除を行なう掃除部とを有する掃除機本体と、上記掃除機本体が帰還する固定ステーションとを備えている。上記掃除部は、掃除機本体の前方から後方に向かって配列された、床面に対向する複数段の掃除具を有し、上記複数段の掃除具は、大きいごみから順に捕集できるように配列されている。上記固定ステーションは、上記回転ブラシ、上記拭き掃除具および上記駆動輪の少なくともいずれかを洗浄する洗浄部と、上記掃除機本体の上記バッテリを充電する充電部とを有している。

上記自走式掃除機によると、前方に配置された掃除具により大きいごみが捕集され、後方に配置された掃除具により、比較的小さいごみが捕集される。このように、ごみの大きさに対応する掃除具を順に配列することにより、比較的大きなごみから、小さいごみまで順に捕集することができ、ごみの取り残しを最小限にすることができる。また、この掃除具の段数を増やすことにより、よりきめ細かい掃除が可能となる。

上記自走式掃除機において好ましくは、上記掃除機本体は、上記掃除具により掃除することができない大型のごみなどを排除するバンパー部を上記掃除部の前方に有している。バンパー部により、掃除機本体で捕集できないような大型のごみや床に落ちている雑貨類などを排除することができる。

上記自走式掃除機においてさらに好ましくは、上記掃除部は、回転ブラシを回転させてごみを掻き込むブラシ掃除部を有している。さらに、ブラシ掃除部には、上記ブラシ掃除部により掻き込まれたごみを集める集塵室と、上記回転ブラシのごみを掻き落とすブレードとをさらに設けることが好ましい。上記回転ブラシ部の後方には補助ブラシを配設してもよい。

この自走式掃除機によると、バンパーを通過したごみは、回転ブラシで集塵室に掻き込まれる。さらに、回転ブラシを通過したごみは、ブラシ掃除部後方に設置した補助ブラシによりせき止められ、これらも集塵室に集めることができる。

上記自走式掃除機においてさらに好ましくは、上記掃除部は、上記ブラシ掃除部より後方に配設され、床面の塵を拭き取る拭き掃除具を含む拭き掃除部を有している。この自走式掃除機によると、ブラシ掃除部を通過した微細なごみを、拭き掃除具により拭き取ることができ、きめ細かい掃除が可能になる。

上記自走式掃除機においてさらに好ましくは、上記掃除機本体は、掃除具を駆動する掃除具用モータをさらに有し、上記回転ブラシと上記拭き掃除具は共にローラ形状であり、上記回転ブラシと上記拭き掃除具とは単一の上記掃除具用モータにより回転駆動される。さらに、上記ブラシ掃除部の上記回転ブラシと床面との間隔は、上記拭き掃除部の上記拭き掃除具と床面との間隔よりも大きくすることが好ましい。

さらに、上記拭き掃除具をローラ形状とし、上記拭き掃除具はその下端が上記駆動輪の下端と同じ高さとなるように配設し、上記拭き掃除具は上記掃除機本体の従輪としてもよい。従来の自走式掃除機では、従輪としてキャスターが多く用いられてきたが、駆動輪を駆動する際、キャスターの車輪が進行方向に向いていない場合は直進せず、左右の駆動輪の回転を制御して自走式掃除機の進行方向を修正する必要があった。拭き掃除具の回転ローラをモータ駆動すれば、進行方向の修正が不要となり、また、掃除機本体が室内の段差を乗越える際にも、回転力を利用して段差を容易に乗越えることができる。

また、上記自走式掃除機においてさらに好ましくは、上記固定ステーションにおいては、帰還した上記掃除機本体に対して、充電部による充電と洗浄部による洗浄とが同時に行なわれる。さらに、上記洗浄部に洗浄液が注入される洗浄槽を設け、上記洗浄槽に注入される洗浄液として、殺菌性金属イオン水や、研磨剤または研磨材料を含む溶剤を用いてもよい。

これらの構成によると、掃除機本体のバッテリを充電しながら、上記拭き掃除具を固定ステーションの洗浄漕内で回転させて、拭き掃除具をクリーニングしたり、拭き掃除具に殺菌性金属イオン水をコーティングしたりすることができる。また、洗剤や殺菌性金属イオン水、研磨剤が付与された拭き掃除具を使って、掃除機本体が床面を走行することで、床面の掃除と同時に、床面の研磨やコーティングを行うことができる。

本発明に係る自走式掃除機によると、複数段の掃除具を備えているので、種々のサイズのごみに対応可能となり、ごみの取り残しを減少させることでき清浄性能を向上させることができる。

以下、本実施の形態における自走式掃除機について、図１および図２を参照して説明する。なお、図１は、本実施の形態における掃除機本体の一部を削除した側面図であり、図２は、掃除機本体および固定ステーションの構造を示す側面図である。

図１において、掃除機本体１は、掃除具用モータ２および充電池１５を備えている。充電池１５から出力された電流は、ハーネス１６を介して制御基板２０に送られる。そしてその電流は、ハーネス１７を経由して掃除具用モータ２に入力される。

掃除具用モータ２が駆動されることにより、タイミングプーリ３が回転し、タイミングベルト４を介してタイミングプーリ５が回転する。これにより、タイミングプーリ５と同軸の掃除ブラシ６が回転する。

また、タイミングプーリ３は、タイミングベルト７を介してタイミングプーリ８および９を回転させ、さらにタイミングベルト１０を使ってタイミングプーリ１１を回転させる。これにより、拭き掃除具である吸着シートローラ１２が回転する。

吸着シートローラ１２は、プラスチックまたは金属製のローラ部材にマイクロファイバー繊維などの吸着シートを巻き付けて構成している。この吸着シートは、微細な塵や埃をその繊維の中に取り込むことができる。また、吸着シートは、水で洗浄することにより、繰り返し使用することができる。

掃除ブラシ６及び吸着シートローラ１２は、掃除機本体１のベースシャーシ２１に軸支されて取り付けられ、掃除ブラシ６はベースシャーシ２１と底カバー２３に包含されている。掃除ブラシ６の後方には、掻き込んだごみ２４を収集する集塵室２８が設けられている。ごみ２４は底カバー２３の案内片２９により、容易に集塵室２８に運ばれる。

ベースシャーシ２１には、掃除ブラシ６に付着したごみを剥離させるブレード２７が設けられている。ここで、掃除ブラシ６の下端と床面との間隔は、吸着シートローラ１２の下端と床面との間隔より、図１にｄで示す距離だけ、大きくしているので、掃除ブラシ６には微細なごみが付かず、微細なごみは後段の吸着シートローラ１２に集められる。

掃除機本体１を走行させる駆動輪１３は、ベースシャーシ２１に装着された駆動モータ１４により駆動される。駆動モータ１４は、たとえばステッピングモータに代表される高トルクかつ長寿命のモータである。駆動モータには、制御基板２０上のマイコン１９からのパルス信号がハーネス１８を介して送られる。掃除機本体１は、キャビネット２２に覆われている。

以下、本実施の形態の掃除機本体１の動作について説明する。

掃除する室内には様々な大きさのごみが散乱している場合があり、また、ごみとして収集しない雑貨類、即ち指輪や服のボタン、クリップ等が散在していることも考えられる。このような環境を自走させて掃除するには、ごみと雑貨類の判別が必要であり、また、ごみの粒径により掃除具も異なるため、ごみを分別する手段も必要となる。

まず、サイズが大きいごみと雑貨類は、掃除機本体１の前面部に取り付けたバンパー部３１により排除される。バンパー部３１をくぐり抜けたごみ２４，２５は掃除ブラシ６へと送られる。サイズが大きいごみや雑貨類は、バンパー部３１の手前で止まり、掃除機本体１はこれらを押しながら進んでいく。これらサイズが大きいごみや雑貨類は、ユーザーが拾い上げても良いし、バンパー部３１に貯留部を設けてそこに貯留するようにしても良い。

掃除ブラシ６は、バンパー部３１をくぐり抜けたごみ２４，２５の中から、粒径が大きいごみ２４を掻き込み、案内片２９を介して集塵室２８に送り込む。掃除ブラシ６が集塵室２８に送り込めなかったごみは、ブレード２７により戻されて、さらに掃除ブラシ６により集塵室２８へと掻き込まれる。ブレード２７は、掃除ブラシ６と当接しているから、ブラシをクリーニングする役目も担っている。この構造は、たとえば複写機のクリーニングローラにおいて、定着ローラ等に当接して紙粉やトナーを除去するクリーニングブレードの構造に類似する。

掃除ブラシ６の後方には、補助ブラシ２６が装着されており、粒径が大きいごみ２４が後方に送られることの無いよう、ごみ２４をせき止める役目をしている。せき止められた比較的粒径が大きいごみ２４は掃除ブラシ６によって集塵室２８へと運ばれる。

補助ブラシ２６を通過した微小な粒径のごみ２５は、吸着シートローラ１２により吸着される。吸着シートローラ１２には、フロアシート、モップ、化学雑巾などの名称で販売されているシート体が巻きつけられている。このシート体は、微小な粒径のごみをその繊維の内部に保持することが可能である。

吸着シートとして使用するフロアシート、モップ、化学雑巾は、吸着シートローラ１２から取り外して洗浄したり、後述する固定ステーションに設けた洗浄漕で洗浄したりして、繰り返し使用することができる。

本実施の形態においては、２段の掃除具を床面に対向して装着しているが、３段以上の掃除具を用いることも可能であり、この掃除具の数を増やすことにより、よりきめの細かい掃除が実現できる。

このときの複数段の掃除具には、同一種類の掃除具が含まれていても良いが、きめ細かく効率的に掃除するには、粒径の大きいごみから徐々に小さなごみを集めるよう、ごみの大きさに適した掃除具を連続的に配置することが望ましい。

上記構造を採用することにより、掃除機本体１の走行性も安定する。上記吸着シートローラ１２はローラ形状をしており、床からの高さが駆動輪１３と同じ高さとなるように装着すれば、吸着シートローラ１２は、安定性の高い従輪となる。従来は、従輪としてキャスターが多く用いられてきたが、駆動輪１３を駆動する際、キャスターの車輪が進行方向に向いていない場合は直進しないため、左右の駆動輪１３の回転を制御して自走式掃除機の進行方向を修正する必要があったが、モータにより駆動される吸着シートローラ１２を従輪とすることで安定性が増し、駆動輪１３による方向修正が不要となる。また、掃除機本体１が室内の段差を乗越える場合、吸着シートローラ１２が掃除具用モータ２により駆動されているから、回転力を利用して段差を容易に乗越えることができる。

図２は、掃除機本体１が固定ステーション５１に帰還した状態を示しており、掃除機本体１は掃除行動が終わると、磁気センサや赤外線センサ（図示せず）により固定ステーション５１を捜索して帰還する。固定ステーション５１で、掃除機本体１の充電池１５の充電と掃除ブラシ６の洗浄とを行なう。この充電と洗浄は同時に行われてもよい。

固定ステーション５１は、充電器５２、給電端子５３を有しており、掃除機本体１側の充電端子３２が、固定ステーション５１の給電端子５３に接続されることで、掃除機本体１の充電池１５の充電が開始される。固定ステーション５１内の充電器５２は外部の電源に接続されている（図示せず）。

図２で、固定ステーション５１は、掃除機本体１が固定ステーション５１に進入するための斜面部６４を有しており、掃除機本体１は、図２の向かって右側から斜面部６４を上って固定ステーション５１に進入する。そして、固定ステーション５１の所定の位置に位置して、充電池１５の充電または掃除ブラシ６の洗浄を行なう。

固定ステーション５１に進入した掃除機本体１の駆動輪１３は、固定ステーション５１の上面の凹部５６に位置し、吸着シートローラ１２は固定ステーション５１の上面の凹部５５に位置し、掃除ブラシ６は固定ステーション５１の上面の凹部５４に位置する。

凹部５４および５５には、掃除ブラシ６や吸着シートローラ１２を洗浄する洗浄液が供給されている。掃除機本体１の掃除ブラシ６と吸着シートローラ１２を回転させることで、この洗浄液により掃除ブラシ６と吸着シートローラ１２とが洗浄される。

この洗浄と同時に、掃除機本体１の充電池１５の充電を行なうことが望ましい。即ち、掃除機本体１の充電端子３２に、掃除具用モータ２の駆動用スイッチを内蔵しておけば、洗浄をしながら充電が行なえるので、充電池１５の電力の消耗を抑制することができる。

本実施例においては、掃除ブラシ６および吸着シートローラ１２の洗浄を行ったが、同様にして、駆動輪１３の洗浄を行なうこともできる。

固定ステーション５１には、洗浄液を入れる貯水漕５８と注入口５７が設けられている。配管５９により、貯留槽５８に貯留された洗浄液が洗浄漕を構成する凹部５４および５５に運ばれ、必要に応じ三方コック６０や二方コック６１を開閉して、洗浄液の量を調整したり、洗浄液の排出操作をしたりする構造となっている。

凹部５４および５５に、代表的な殺菌性金属イオン水であるＡｇ＋イオン水を注入すると、掃除ブラシ６および吸着シートローラ１２に、Ａｇ＋イオンが付着し、洗浄の際に優れた除菌効果が期待できる。

また、Ａｇ＋イオンでコーティングされた掃除ブラシ６を使って、掃除機本体１による床の掃除を行なえば、床面の除菌および防臭を行なうことができる。Ａｇ＋イオン水には除菌および防臭効果があり、その効果が持続することが知られており、洗濯機等に実用化され、洗濯物においてその効果が認められている。

また、凹部５４および５５に、研磨剤または研磨材料を含む溶剤を注入すれば、フローリング等の床を掃除する際、床面を研磨することが可能になる。フローリングの研磨には、従来、ポリッシャーが使われてきたが、本実施の形態の自走式掃除機によれば、洗浄液を替えるのみでフローリングの研磨を行なうことができる。

本実施の形態の自走式掃除機によると、床面のごみ収集、拭き掃除、床磨き、コーティングまでの一連の掃除作業を１台の自走式掃除機を使って完結することができる。

また、本実施の形態の自走式掃除機には複数の掃除具を装着しているため、自走式掃除機の欠点であった掃除残しが減少し、効果的に部屋の掃除を行なうことができる。

さらに、掃除具の洗浄を固定ステーションで行なうことができるので、ブラシ交換やブラシの洗浄といった面倒な保守作業が不要となる。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるのではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

この発明に基づいた実施の形態における掃除機本体の一部を削除した側面図である。 この発明に基づいた実施の形態における掃除機本体および固定ステーションの構造を示す側面図である。

符号の説明

１ 掃除機本体、２ 掃除具用モータ、６ 掃除ブラシ、１２ 吸着シートローラ、１３ 駆動輪、１４ 駆動モータ、１５ 充電池、２０ 制御基板、２６ 補助ブラシ、２７ ブレード、２８ 集塵室、３１ バンパー部、５１ 固定ステーション、５２ 充電器、５４，５５，５６ 凹部（洗浄槽）。

Claims (13)

1. 掃除機本体を移動させる駆動輪と駆動モータを有する駆動装置と、前記駆動モータに電源を供給するバッテリと、前記駆動モータを制御し、前記駆動輪に必要な回転角を与える制御部と、床面の掃除を行なう掃除部とを有する掃除機本体と、
   前記掃除機本体が帰還する固定ステーションとを備え、
   前記掃除部は、掃除機本体の前方から後方に向かって配列された、床面に対向する複数段の掃除具を有し、前記複数段の掃除具は、大きいごみから順に捕集できるように配列されており、
   前記固定ステーションは、前記回転ブラシ、前記拭き掃除具および前記駆動輪の少なくともいずれかを洗浄する洗浄部と、前記掃除機本体の前記バッテリを充電する充電部とを有する、自走式掃除機。
2. 前記掃除機本体は、前記掃除具により掃除することができない大型のごみなどを排除するバンパー部を前記掃除部の前方に有する、請求項１に記載の自走式掃除機。
3. 前記掃除部は、回転ブラシを含み、前記回転ブラシを回転させてごみを掻き込むブラシ掃除部を有する、請求項１または２に記載の自走式掃除機。
4. 前記ブラシ掃除部は、前記回転ブラシにより掻き込まれたごみを集める集塵室と、前記回転ブラシのごみを掻き落とすブレードとをさらに含む、請求項３に記載の自走式掃除機。
5. 前記ブラシ掃除部は、前記回転ブラシ部の後方に配設された補助ブラシをさらに含む、請求項３または４に記載の自走式掃除機。
6. 前記掃除部は、前記ブラシ掃除部より後方に配設され、床面の塵を拭き取る拭き掃除具を含む拭き掃除部を有する、請求項３から５のいずれかに記載の自走式掃除機。
7. 前記掃除機本体は、掃除具を駆動する掃除具用モータをさらに有し、
   前記回転ブラシと前記拭き掃除具は共にローラ形状であり、前記回転ブラシと前記拭き掃除具とは単一の前記掃除具用モータにより回転駆動される、請求項６に記載の自走式掃除機。
8. 前記ブラシ掃除部の前記回転ブラシと床面との間隔は、前記拭き掃除部の前記拭き掃除具と床面との間隔よりも大きい、請求項６または７に記載の自走式掃除機。
9. 前記拭き掃除具はローラ形状であり、前記拭き掃除具はその下端が前記駆動輪の下端と同じ高さとなるように配設されており、前記拭き掃除具は前記掃除機本体の従輪として機能する、請求項６から８のいずれかに記載の自走式掃除機。
10. 前記固定ステーションにおいては、帰還した前記掃除機本体に対して、充電部による充電と洗浄部による洗浄とが同時に行なわれる、請求項１から９のいずれかに記載の自走式掃除機。
11. 前記洗浄部は洗浄液が注入される洗浄槽を有する、請求項１から１０のいずれかに記載の自走式掃除機。
12. 前記洗浄槽に注入される洗浄液は、殺菌性金属イオン水である、請求項１１に記載の自走式掃除機。
13. 前記洗浄槽に注入される洗浄液は、研磨剤または研磨材料を含む溶剤である、請求項１１に記載の自走式掃除機。

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