JP4382989B2

JP4382989B2 - Vacuum cleaner

Info

Publication number: JP4382989B2
Application number: JP2000589079A
Authority: JP
Inventors: レムコ・ドゥウィナス・ヴイク
Original assignee: ダイソン・テクノロジー・リミテッド
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1999-12-06
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2019-12-06
Also published as: EP1139846A1; DE69906794D1; JP2002532179A; EP1139846B1; WO2000036963A1; ATE236565T1; AU1576200A

Abstract

The invention provides a vacuum cleaner (10) comprising dirt and dust separating apparatus (52) for separating dirt and dust from an airflow and having an inlet (59), and a cleaner head (22) having an outlet (32) communicating with the inlet (59) of the dirt and dust separating apparatus (52), characterised in that the dirt and dust separating apparatus (52), or a part (58) thereof incorporating the inlet (59), is movable into an alternative position in which the outlet (32) of the cleaner head (22) is not in communication with the inlet (59) of the dirt and dust separating apparatus (52) and in which an alternative dirty air inlet (100) may be connected to the inlet (59) of the dirt and dust separating apparatus (52). This arrangement allows a hose (100), or a hose and wand assembly, to be attached directly to the inlet (59) to the dirt and dust separating apparatus (52). When the cleaner head (22) is in use, the incoming air is not required to travel through the hose (100) or any other ducting designed to carry air from the hose (100). In each case, the airflow path is kept to an absolute minimum. Furthermore, there is no changeover valve involved which reduces the risk of malfunction or failure in this area and also avoids the need for the incoming air to pass through a discontinuity in the airflow path of the cleaner (10).

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、掃除機に関するものであり、より詳しくはロボット式掃除機に関するものであるが、これに限定はされない。
【０００２】
【従来の技術】
複数のモードで、すなわちアップライトモードとシリンダモードとで使用可能な掃除機は周知である。アップライトモードにおいて掃除機は、床面またはその他の掃除面を縦横に走行する掃除機ヘッドを通じて塵埃空気を掃除機内に吸引する。シリンダモードでは、塵埃空気は、ホースまたはホース・筒体アッセンブリを通じて掃除機内に吸引される。２つの作動モードに切換え可能な掃除機のほとんどは、恒久的に取付けられシリンダモードにおいて使用可能なホースを有するアップライト型掃除機である。ホースが掃除機の塵埃分離装置の入口に恒久的に取付けられ、アップライトモードではホースの遠方端部が中空ソケット内に保持され、こうしてアップライトモードではホースが塵埃空気吸引経路の一部を構成する場合もある。このような構成の場合、アップライトモードにおける空気の流路は、滑らかな管路またはパイプではなくホースであるので、吸引損失が大きくなる。他の構成として、ホースを掃除機本体に恒久的に取付け、塵埃空気を掃除機内に掃除機ヘッドを通じて吸引するか、ホースを通じて吸引するかを切換えるためのバルブを設ける場合もある。欧州特許第0 134 654号公報において図面と共に説明されているように、上記バルブを、アップライト型掃除機本体の傾斜角に応じて作動させることもできる。このような構成は、アップライトモードの際に塵埃空気がホースを通ることがないという点で先に述べた変更形態より優れている。しかしながら、このような構成では、シリンダモードにおいて空気流路が理想状態より長くなりがちであり、その結果、回避しがたい損失を招くことになる。
【０００３】
自走式またはロボット式掃除機も既に提案されている。ロボット式掃除機は、アップライト型掃除機及びシリンダ型掃除機とは異なる方式で作動する。通常の、つまり自走式の作動においては、掃除機はそれ自体が有する電力と誘導システムとを用いて掃除面上を走行する。人は介在しない。塵埃空気は、アップライト型掃除機をアップライトモードで使用する場合と同様に、掃除機ヘッドを通じて掃除機内に吸引される。ロボット式掃除機は、米国特許第5,781,960号明細書、及び同5,109,566号明細書などに記載されている。これらのうち後者の文献は、ロボット式掃除機で掃除できない部分を手動で掃除するために、従来型ホースをロボット式掃除機に取付けることができることも示唆している。従来の掃除機のように、作動モードに応じて塵埃空気吸入口を選択するように空気通路を切換える装置が含まれている。このような切換装置は故障しやすく、故障した場合、切換装置が配置されている空気通路が閉塞される場合がある。この閉塞は、掃除機において吸引損失及び／または圧力低下を招くことになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、２つの異なる作動モード間の切換えが容易かつ便利に行える掃除機を提供することである。本発明のさらなる目的は、２つの異なる作動モード間の切換えが無要な損失なしに、あるいは無要な損失を最小化した形で行える掃除機を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明が提供する掃除機は、空気流から塵埃を分離するための塵埃分離装置を着脱可能に支持するシャシと、塵埃分離装置の吸入口と着脱可能に連通する排出口を有する掃除機ヘッドと、を備えた掃除機であって、塵埃分離装置がシャシから取外し可能であることにより、塵埃分離装置または該塵埃分離装置において吸入口を含む部分は、掃除機ヘッドが塵埃分離装置の吸入口と連通せず塵埃分離装置に代替塵埃空気吸入口が接続される代替位置へと移動可能となっていることを特徴とする。
【０００６】
このような構成により、ホース、またはホース・筒体アッセンブリを、直接塵埃分離装置への流入口に取付けることが可能になる。この場合、ホースを通じて流入する空気は、掃除機ヘッドから塵埃空気を通すように構成されたダクトを通る必要がない。掃除機ヘッドが使用されている場合、流入する空気は、ホース、またはホースから空気を通すように構成された他のダクトを通る必要がない。いずれの場合でも、空気流の経路は最小限に制限される。さらに、切換バルブが存在しないので、この領域における誤作動または故障の危険性が低減され、流入する空気が、掃除機における空気通路の不連続部を通る必要もない。
【０００７】
好ましい実施形態では、塵埃分離装置は、剛体外殻または剛体ハウジングを備えるか、あるいは、剛体外殻または剛体ハウジングによって囲繞されている。この構成によれば、ユーザーが、分離装置またはその関連部分を、より容易にかつ確実に動かすことができる。塵埃分離装置を概して円筒形状とし、一端部を、掃除機本体に複数位置で、好ましくは正反対に対向する２つの位置で取付け可能とすると、より好ましい。正反対に対向する前記２つの位置は、ユーザーが意に反して誤った位置を選択する危険性が減少するという意味で好ましい。前記２つの位置を別の間隔で設けることもでき、９０°の間隔も同様に好ましい。塵埃分離装置において吸入口を含む部分を取外し、新たな位置に再組付けする変更形態として、塵埃分離装置において吸入口を含む部分を、塵埃分離装置の他の部分に対して回転可能としてもよい。塵埃分離装置において吸入口を含む部分の回転位置は、適切な目印または物理的形態によって識別することができる。
【０００８】
塵埃分離装置は、遠心分離装置を備えていると好ましく、直列配置された２つのサイクロンを備えているとなお好ましい。このような構成により、空気流から塵埃が、効果的かつ効率的に分離される。
【０００９】
塵埃分離装置の位置、または塵埃分離装置において吸入口を含む部分の位置を検出する手段と、検出した位置に基づいて掃除機の作動を制御する手段と、を備えていると好ましい。該掃除機が領域内で自ら走行可能な自走式掃除機である場合、検出された吸入口の位置によって、該掃除機の作動モードは、自走モードまたは手動モードのいずれかに制御される。
【００１０】
好ましくは、検出手段が、掃除機ヘッドと塵埃分離装置の吸入口とが連通していないことを検知した場合、該掃除機のブラシバーの作動が禁止される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る例示のための実施形態を、添付図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図示の掃除機１０は、２つの被駆動ホイール１４とキャスターホイール１６とによって支持され概して円形に形成された支持シャシ１２を備えている。シャシ１２は、ＡＢＳ樹脂のような高強度型成形プラスチック材から形成することが好ましいが、アルミニウムまたは鋼のような金属から同様に形成することもできる。シャシ１２は、以下に説明する掃除機１０の構成部材を支持している。被駆動ホイール１４は、シャシ１２の直径の両側に配置されている。この直径は、掃除機１０の前後方向軸線１８に対して直交している。被駆動ホイール１４の各々は、高強度型成形プラスチック材から形成され、その外周には比較的軟らかい刻み目付きバンドが巻かれ、こうして、掃除機１０が滑らかな床上を走行する際のホイール１４のグリップが改善されている。被駆動ホイール１４は、支持ベアリング（図示せず）を介して互いに独立してモーター１５に接続されている。モーター１５は、各ホイール１４を前進方向または後退方向に駆動することができる。両ホイール１４を前進方向に同一速度で駆動することにより、掃除機１０を前進方向に駆動することができる。両ホイール１４を後退方向に同一速度で駆動することにより、掃除機１０を後退方向に駆動することができる。両ホイール１４を反対方向に駆動することにより、掃除機１０をその中心軸回りに回転させることができ、こうして転回走行を実現することができる。以上述べた駆動方式は周知技術であるので、さらなる詳細説明は行わない。
【００１３】
キャスターホイール１６の直径は、例えば図３に示すように、被駆動ホイール１４の直径よりずっと小さく形成されている。キャスターホイール１６は駆動されることはなく、単に掃除機１０の後部においてシャシ１２を支持しているだけである。シャシ１２の後端部に配置されたキャスターホイール１６の位置、及びキャスターホイール１６が回動ジョイント２０を介して回動自在にシャシに取付けられていることにより、キャスターホイール１６は、掃除機１０が被駆動ホイール１４によって駆動される際に、その転回性能を阻害することなく掃除機１０の後端で従動する。回動ジョイント２０は、図３に最も明瞭に示されている。キャスターホイール１６は、環状ハウジング２０ｂに受容されかつ上方に向けて延在する円筒部材２０ａに取付けられている。円筒部材２０ａは、環状ハウジング２０ｂ内で自在に回転することができるようになっている。この種の構成は周知技術である。キャスターホイール１６は型成形プラスチック材、またはナイロンのような他の合成材料から形成することができる。
【００１４】
シャシ１２の下面には、掃除機１２が載っている表面に面した吸引開口部２４を含む掃除機ヘッド２２が設けられている。吸引開口部２４は概して矩形をなし、掃除機ヘッド２２のほぼ全幅にわたって延在している。吸引開口部２４内にはブラシバー２６が回転可能に取付けられ、掃除機ヘッド２２にはモーター２８が取付けられている。モーター２８は、そのシャフトとブラシバー２６とに掛けられた駆動ベルト（図示せず）を介してブラシバー２６を駆動する。掃除機ヘッド２２は、掃除機ヘッド２２が掃除面に対して浮遊状態となるように、シャシ１２に取付けられている。このような取付け方式は、本実施形態では、掃除機ヘッド２２を第１回動点２９ａ回りに回動可能な状態でアーム２７に取付け（図５参照）、このアーム２７を第２回動点２９ｂ回りに回動可能な状態でシャシ１２の下面に取付けることによって実現されている（明瞭化のため図５にはシャシ１２を示していない）。掃除機ヘッド２２とシャシ１２との間の二重関節結合によって、掃除機ヘッド２２はシャシ１２に対して上下方向へ自在に動くことができる。このような構成により、掃除機ヘッド２２は、本、雑誌、じゅうたん縁部といった小さな障害物を乗り越えることができる。このようにして掃除機は、高さ25mm程度までの障害物を越えて走行することができる。掃除機ヘッド２２の後方部分とシャシ１２内に配置された吸入ポート３２との間には可動接続部３０（図４，５参照）が設けられている。可動接続部３０はロールシールからなり、その一端は吸入ポート３２の上流側開口部にシール状態で取付けられ、他端は掃除機ヘッド２２内の開口部輪郭にシール状態で取付けられている。掃除機ヘッド２２がシャシ１２に対して上方に動くとき、ロールシール３０は巻き畳まれて収縮し、掃除機ヘッド２２の上方に向けた動きを吸収する。掃除機ヘッド２２がシャシ１２に対して下方に動くとき、ロールシール３０は巻き出されて伸長し、下方への動きを吸収する。
【００１５】
障害物に遭遇した際の掃除機ヘッド２２の上下方向の動きを補助するために、掃除機ヘッド２２の前端部から前方へ向けて、突出ランプ部３６が設けられている。障害物に遭遇した場合、障害物はまずランプ部３６に当たり、ランプ部３６の傾斜によって掃除機ヘッド２２は障害物を乗り越えるように持ち上げられ、障害物に掃除機１０がひっかかることが回避される。掃除機ヘッド２２は、図３，５では下降位置で示している。キャスターホイール１６もまたランプ部１７を備えており、これも、掃除機１０が障害物に遭遇してこれを乗り越える必要が生じた場合に補助の役割を果たす。こうして、掃除機ヘッド２２が障害物を乗り越えた後に、キャスターホイール１６が障害物にひっかかることもない。
【００１６】
図２から分かるように、掃除機ヘッド２２は非対称状態でシャシ１２に取付けられている。すなわち、掃除機ヘッド２２の一側はシャシ１２の輪郭から突出している。この構成により、掃除機１０は、掃除機１０において掃除機ヘッド２２が突出している側で、部屋の端を掃除することができる。
【００１７】
シャシ１２には、複数のセンサー４０が取付けられている。センサー４０は、掃除機１０の経路上の障害物、及び壁または家具のようなその他の境界部への接近を検出するように構成され配置されている。センサー４０は、いくつかの超音波センサーといくつかの赤外線センサーとを備えている。図１は、限定のためにセンサーの配置を示しているのではなく、センサーの配置は本発明を構成するものではない。ここでは、掃除機１０が既定領域内でそれ自体をガイドして前記領域が掃除されるように、掃除機１０は適切なセンサー及び検出器４０を備えている、と述べるだけで十分である。誘導制御及び操舵装置を備えた制御ソフトウェアは、制御パネル４４の下方または掃除機１０内のその他の場所に配置されたハウジング４２内に収容されている。バッテリパック４６は、被駆動ホイール１４の内側でシャシ１２に取付けられており、ホイール１４を駆動するモーターのために、及びソフトウェア制御のために電力を供給する。バッテリパック４６は、バッテリ充電装置（図示せず）へと搬送するために、取外すことができる。掃除機１０はまた、シャシ上に支持されかつ掃除機ヘッド２２内の吸引開口部２４を通じて塵埃空気を掃除機１０内へ吸引するためのモーター・ファンユニット５０を備えている。
【００１８】
シャシ１２はまた、掃除機内へ吸引された空気から塵埃を分離するためのサイクロン式分離装置５２を支持している。サイクロン式分離装置５２の特徴は、図３，４に最もよく示されている。サイクロン式分離装置５２は、同心状に配置された外側サイクロン５４と内側サイクロン５６とを備えている。両サイクロン５４，５６の共通軸は水平に配置されている。サイクロン式分離装置５２は、接線方向吸入口５９を備えた端部５８を有している。接線方向吸入口５９は、その先端に開口部を備えている。開口部は概して円形であるが、一部分は平坦化されて、明瞭ではないＤ字断面をなしている。端部５８の他の部分は概して円筒形であり、概して螺旋状の端壁６０を有している。端部５８は、外壁６４を有する円筒集塵箱６２内に直接開口している。外壁６４の直径は端部５８の直径と同じである。端部５８と円筒集塵箱６２とは、解除可能なクリップによって互いに接続保持されている。このクリップは、公知であるどのようなタイプのものでもよい。図には特定のクリップを示していない。円筒集塵箱６２と端部５２との間には、それら部材間のシールを実現するためにリップシールが設けられている。ユーザーが外側サイクロン５４の内部を見ることができるように、円筒集塵箱６２は透明なプラスチック材から形成されている。集塵箱６２において端部５８から離れた一端は、円錐台形状に形成されかつ封止されている。外壁６４から所定距離離れた位置には集塵箱の端部と一体に位置決めリング６６が形成され、位置決めリング６６の内側には、集塵箱６２の端部と一体にダストリング６８が形成されている。塵埃を廃棄する目的で分離装置５２をシャシ１２から取外すのを補助するために、集塵箱６２の外表面には対向する２つの把持部７０が設けられている。把持部７０は透明集塵箱６２と一体に成形され、外表面６４から上方かつ外方に突出して、図１に示すようにアンダーカット形状をなしている。
【００１９】
内側サイクロン５６は、部分的に円筒形状、部分的に円錐台形状のサイクロン体７２によって構成されている。サイクロン体７２は、端部５８の端面に堅固に取付けられている。サイクロン体７２は、透明集塵箱６２の前後方向軸に沿って集塵箱のほぼ端面にまで延在し、サイクロン体７２の先端部７２ａはダストリング６８によって取り囲まれている。サイクロン体７２の先端部７２ａにおける円錐状開口部と集塵箱６２の端面との間の隙間は、８mm以下であることが好ましい。
【００２０】
集塵箱６２内には微粒ダスト収集器７４が配置され、その一端は位置決めリング６６によって支持されている。微粒ダスト収集器７４の他端は、サイクロン体７２によって支持されている。微粒ダスト収集器７４と、その両支持端部との間にはシール部材７６が設けられている。微粒ダスト収集器７４は、位置決めリング６６内で受容されるように形成された第１円筒部７４ａと、第１円筒部７４ａより小径に形成された第２円筒部７４ｂとを備えている。円筒部７４ａ，７４ｂは、それらと一体成形された円錐台部７４ｃによって接続されている。単一フィンまたは単一仕切り板７８もまた微粒ダスト収集器７４と一体に成形され、第２円筒部分７４ｂ及び円錐台部７４ｃから半径方向外方に延在している。フィン７８の外側縁部は第１円筒部７４ａに整列し、フィン７８において第１円筒部７４ａから離隔した縁部は円錐台部分７４ｃと略平行に形成されている。フィン７８は、微粒ダスト収集器７４から鉛直方向上方に延在している。
【００２１】
第１サイクロン５４と第２サイクロン５６との間にはシュラウド８０が配置されている。シュラウド８０は円筒状をなし、一端を端部５８によって、他端を内側サイクロン５６のサイクロン体７２によって支持されている。公知であるように、シュラウド８０は、それを貫通する穿孔８２と、端部５８から離隔したシュラウド８０の端部から突出するリップ部８３とを備えている。シュラウド８０とサイクロン体７２の外表面との間には通路８４が形成されている。この通路８４は、内側サイクロン５６の内部と通じている導入ポート８６と連通しており、吸引される空気流は渦流螺旋経路に沿って強制的に流される。この作用は、図４に示すように、内側サイクロン５６への導入部位を、接線方向に、または渦を形成する形状に形成することによって実現される。分離作用が終了した後、空気をサイクロン式分離装置５２から排出するために、内側サイクロン５６の大径側端部の中央には渦ファインダ（図示せず）が設けられている。渦ファインダは、サイクロン式分離装置５２をシャシ１２上の所定位置に固定する補助にもなっている。空気は、大気中に排出される前に冷却作用を奏するように、モーター・ファンユニット５０を通過するように流される。さらに、掃除機１０から塵埃が大気中に放出される危険を最小化するために、モーター・ファンユニット５０の下流側にモーター後置フィルタ（図示せず）を設けることもできる。
【００２２】
分離装置５２は、その全体がシャシ１２から取外せるようになっている。シャシ１２上には、回動点９２回りに回動可能な状態でシールアーム９０が取付けられている。シールアーム９０は、上述したようにロールシール３０を介して掃除機ヘッド２２と連通している吸入ポート３２を保持している。シールアーム９０は、シールアーム９０のシート部９４とシャシ１２の固定部分との間で作用するスプリング（図示せず）によって上方（すなわち、図５ａ，５ｂにおいては反時計回り方向）へ付勢されている。サイクロン式分離装置５２が図５ａに示す位置に配置されている場合、吸入ポート３２は、端部５８の接線方向吸入口５９の開口部に押し付けられ、その部分でシール状態を形成し、空気は掃除機ヘッド２２から外側サイクロン５４へと直接流れることができる。シールアーム９０において吸入ポート３２に近接している部分、及びモーター・ファンユニット５０から離間している側部には、フック型留め具９６が設けられている。図５ａに示すように、掃除機の使用時にサイクロン式分離装置５２は、フック型留め具９６によって（及び端部の端部壁が有する開口部内に配置された渦ファインダの位置に関連して）所定位置に保持される。制御パネル４４内に設けられたボタン３４がロッド（図示せず）を介してシールアーム９０に接続されており、ボタン３４を押すとシールアーム９０は、スプリング９５の付勢力に抗して時計回り方向（図５において）に動く。次いで、フック型留め具９２が接線方向吸入口５９の開口部から解放され、こうして把持部７０を持ってサイクロン式分離装置５２をシャシ１２から持ち上げることができるようになる。続いて、集塵箱６２を端部５８（端部５８はシュラウド８０及び内側サイクロン体７２を保持している）から外し、容易に収集物を廃棄することができる。
【００２３】
集塵箱６２を端部５８から外した場合、ユーザーは２部材を再配置する際に異なる形態をとる選択肢を有している。接線方向吸入口５９を下方の吸入ポート３２に向けた形で端部５８を集塵箱６２に配置する替わりに、端部５８を１８０°回転させて接線方向吸入口５９が鉛直上方を向くように配置することもできる。集塵箱６２に対する端部５８の２つの配置は正反対の向きである。これらの部材が他の形態で接続されることがないように、集塵箱６２及び端部５８に特別な形状部（図示せず）を設けてもよい。集塵箱６２に対する端部５８の回転操作は、まず２つの部材を分離し、回転させ、次いでそれらを適切に接続することによって簡単に行うことができる。
【００２４】
上記のように端部５８を集塵箱６２に対して回転させた場合、接線方向吸入口５９は鉛直上方を向く。こうして接線方向吸入口５９は図４ｂに示すように配置され、ホースまたはホース・筒体アッセンブリを接線方向吸入口５９に直接取付けることができる。ホース１００は、接線方向吸入口５９の内側にぴったりと嵌るように寸法決めされた筒状管路１０４と該管路１０４から外方に向けて延在するフランジ１０６とを有するコネクタ１０２を備えている。フランジ１０６はシール１０７を備えている。シール１０７は、コネクタ１０２が接線方向吸入口５９に挿入された際に接線方向吸入口５９の開口部に当接する。ホース１００が接線方向吸入口５９に取付けられた場合、モーター・ファンユニット５０を作動させると、空気は掃除機ヘッド２２ではなくホース１００を通じて掃除機１０内へと吸引される。ホースまたはホース・筒体アッセンブリは、掃除機がロボットモードのときに掃除できないカーペットまたはその他の面、例えば小さい領域または狭い領域を掃除するために使用することができる。
【００２５】
上記に説明した掃除機１０は、ロボットモードでは次のように作動する。掃除機１０を掃除面上で走行させるために、バッテリ４６から電力供給を受けるモーター１５によってホイール１４が駆動される。掃除機１０の移動方向は、センサー４０と交信する制御ソフトウェアによって決定される。センサー４０は、掃除領域内で掃除機１０を誘導するために、掃除機１０の経路上の障害物を検出するように構成されている。掃除室内またはその他の領域内でロボット式掃除機１０を誘導するための制御方法及び制御システムは、各所で文書化され周知であって本発明における発明の思想を構成するものではない。適切な誘導システムを実現するためには、公知のいかなる方法またはシステムを採用してもよい。
【００２６】
バッテリ４６は、掃除機ヘッド２２に設けられた吸入開口部２４を通じて空気を掃除機に吸引するモーター・ファンユニット５０を駆動するために電力を供給する。端部５８は、外側サイクロン５６に通じている接線方向吸入口５９が掃除機ヘッド２２と連通するように配置されている。モーター２８もまたバッテリ４６によって駆動され、ブラシバー２６を回転させて、掃除機１０が特にカーペット清掃用に用いられる際に、優れた吸引性能を発揮させる。塵埃空気は掃除機ヘッド２２に吸引され、伸縮式管路３０及び吸入ポート３２を通じてサイクロン式分離装置５２へと流される。塵埃空気は、次いで接線方向に沿って導入部５８へ入り、螺旋壁体６０の形状に従って螺旋状に流れる。次いで空気は、集塵箱６２の外側壁体６４の内部を螺旋状に流れ、この移動の際に、比較的大きな塵及び毛玉などが空気流から分離される。分離された塵及び毛玉などは、導入部５８から離隔した集塵箱６２内の一端に集まる。フィン７８は、塵及び毛玉などが不均等に蓄積されるのを防止し、塵及び毛玉などが集塵箱６２内の一端で比較的均等に収集されるように作用する。
【００２７】
塵及び毛玉などが分離された空気は、集塵箱６２の外側壁体６４から離れるように内側へと流れ、微粒ダスト収集器７４の外壁面に沿いながらシュラウド８０に向けて戻る。公知であるように、シュラウド８０が存在することによって、大きな塵及び毛玉などが外側サイクロン５４から内側サイクロン５６へと流れることが防止される。比較的大きな粒子及び塵が分離された空気は、次いでシュラウド８０を通過し、シュラウド８０と内側サイクロン体７２の外表面とによって形成された通路に沿って、内側サイクロン５６の吸入ポートに到達するまで流れる。次いで空気は、螺旋を描きながら内側サイクロン５６へと入り、サイクロン体７２の内表面に沿って螺旋状に流れる。サイクロン体７２が円錐台形状をなしているので、空気流の速度は極めて高くなり、空気流に含まれていた微粒ダストが分離される。内側サイクロン５６内で分離された微粒ダストは、ダストリング６８の外側に配置された微粒ダスト収集器７４内に収集される。ダストリング６８は、分離された塵埃が再び空気に混入することを阻止する。
【００２８】
空気流から微粒ダストが分離されると、清浄化された空気は渦ファインダ（図示せず）を通じてサイクロン式分離装置から排出される。この空気は、モーター・ファンユニット５０を、またはその周りを通過して、大気に放出される前にモーターを冷却する。ホース、またはホース・筒体アッセンブリで掃除を行う場合、サイクロン式分離装置５２はシャシ１２から外され、端部５８は、接線方向吸入口５９にホース１００が取付けられるような形態に配置される。次いで、サイクロン式分離装置がシャシ１２上に再組付けされ、ホースが吸入口５９に取付けられる。次にモーター・ファンユニット５０が始動され掃除が再開される。集塵箱６２を空にする必要がある場合にもサイクロン式分離装置５２が取外される。
【００２９】
掃除機ヘッド２２（自動モード）によって掃除を行いたいか、ホース１００を用いて手動（ホースモード）で掃除を行いたいかによって、ユーザーは、端部５８を回転させて接線方向吸入口５９を適当な向きに配置する。掃除機は、接線方向吸入口５９の位置を自動的に検出してこれに応答する。接線方向吸入口５９の位置を検出する方法は種々ある。再び図４ａ，４ｂを参照すると、これらの図は、赤外線源のような光源と、端部５８の下方に位置するシャシ部分に取付けられた反射体１１２とを備えた光学的検出装置を示している。この装置は図３にも示している。端部５８は２枚のラベル１１０，１１１を備えている。ラベルは、端部５８が自動モード位置またはホースモード位置で掃除機に挿入された際に、センサー１１２に直接対面するような端部上の外表面に取付けられている。検出装置は、光源１１２からラベル１１０，１１１に光を当て、ラベル１１０，１１１で反射された光を検出することによって作動する。ラベルは図４ｃに示している。ラベル１１０，１１１の各々は、反射率の異なる２つの部分を有している。ラベル１１０は、黒色（低反射率）部分１１３と、銀色（高反射率）部分１１４とを有している。もちろん、他の色を用いることもできる。ラベル１１０は、黒色／銀色部分１１３，１１４の並び順序が、ラベル１１１の黒色／銀色部分１１５，１１６の並び順序と反対になるように端部５８上に取付けられている。センサー１１２は、ラベルの半分からの反射光を検知するように配置されており、従って、黒色／銀色ラベル部分の並び順序の相違、及び、センサー１１２に近接しているのがラベル１１０であるか、ラベル１１１であるかによって、検知される光の量が異なり、電気信号が掃除機の制御システムに送られる。
【００３０】
図６ａ〜６ｃは端部５８の位置検出装置の変更形態を示している。この形態では、端部５８の位置は機械的に検出される。ラベル１１０，１１１及び光学センサー１１２に替えて、掃除機のシャシ１２において端部５８の位置決めリブに近接した部分にマイクロスイッチ１２０が取付けられている。端部５８の外表面に設けられた２つの位置決めリブ１２１，１２２は異なる形状とされている。リブ１２１（図６ｃでより明瞭に示している）が中実形状であるのに対してリブ１２２は切欠きを有する形状である。端部が掃除機のシャシに装着された際、中実リブ１２１は、マイクロスイッチ１２０の作動部材１２３をスイッチケーシング内に格納された状態に保持する。一方、切欠きリブ１２２は、作動部材１２３を切欠き内に突出させる。マイクロスイッチ１２０はこれら２つの状態において異なるように作動し、掃除機の制御システムに電気信号を送る。マイクロスイッチを他の部位に取付け、端部５８の他の機械的形態に対して作動するように構成することもできることを理解されたい。例えば、位置決めリブ１２２の前後方向軸の途中に、すなわち図６ａ，６ｂの紙面垂直方向に形成すると好ましい場合もある。
【００３１】
光学的検出手段または機械的検出手段に替わるさらなる形態として、電気的検出装置を用いることもできる。この場合、端部５８の一側に反射ラベル１１０に替えて導電性帯材を設け、シャシ１２上に光学センサー１１２に替えて一対の接点を配置する。端部５８の１つの配置では両接点が導電性帯材によって接続され接点間を電流が流れる。端部５８の他の配置では両接点が端部５８の絶縁プラスチックケーシングによって隔離され、電流は流れない。
【００３２】
図７は掃除機の制御システムの一部を示している。例えばHitachi社製H8/3334マイクロプロセッサのような中央処理装置１４０がユーザーインターフェースボード１３５に接続されている。ユーザーは、スイッチ１３０，１３１，１３２を用いて掃除機を制御することができる。スイッチ１３０，１３１，１３２はプロセッサ１４０に入力を与え、プロセッサ１４０は、警告及び作動モードをユーザーに知らせるライト１３３を点灯させる出力信号を発生する。プロセッサ１４０はまた、誘導のためのセンサー１９，４０、及び吸入口５９の位置を検出するセンサー１１２，１２０から入力を受ける。プロセッサ１４０は掃除機の部材を制御する出力信号も発生する。簡略化のため、図には本出願に関連する制御信号のみを示している。
【００３３】
ユーザーは、制御スイッチ１３０，１３１，１３２との相互作用を通じて掃除機１０を制御する。スイッチ１３０はプロセッサ１４０に直接作用する包括的なオン／オフスイッチである。スイッチ１３０をオンの状態にするとプロセッサ１４０が作動し、電力供給が開始される。スイッチ１３１は掃除機の自走モードにおいて低速または高速前進作動の切換えを行い、スイッチ１３２は前進／停止ボタンである。
【００３４】
図８は、掃除機を制御するために制御プロセッサ１４０によって実行される方法を示している。ユーザーがオン／オフスイッチ１３０を押すと制御プロセッサ１４０は端部５８のセンサー、すなわち光学的センサーまたはマイクロスイッチ１２０の出力を監視する。制御プロセッサはセンサーによって検出した出力を、端部５８の２つの配置に対応して予め貯蔵されているセンサー出力と比較し（図８における段階１５１）、検出された吸入口５９の位置に応じた適切なモードを選択する。すなわち、吸入口５９が上方を向く配置になっている場合（図４ａ）にはホースモードを、吸入口５９が下方を向く配置になっている場合（図４ｂ）には自動モードを選択する。ホースモードが選択されている状態でユーザーが“開始”スイッチ１３２を押すと、プロセッサ１４０は、真空ファンモーターを始動させ（図７における出力１３６）るがブラシバーは始動させない（図７における出力１３７，１３８）制御出力を発する。制御プロセッサ１４０はまた、ホースモード作動であることを示す表示ランプ１３３を点灯させるために、ユーザーインターフェース１３５に信号を出力することもできる。ホースモード作動中、制御プロセッサ１４０は誘導システムを作動させる必要はない。
【００３５】
自走モードにおいては、制御プロセッサ１４０は、真空ファンモーターのための制御信号（図７における出力１３６）、駆動モーター及びブラシバーの制御信号（図７における出力１３７，１３８）を出力する。制御プロセッサ１４０はまた、自走モード作動であることを示す表示ランプ１３３を点灯させるために、ユーザーインターフェース１３５に信号を出力する。自走モードにおいて、制御プロセッサ１４０は外部センサー１９，４０から入力を受け、その情報を領域内での誘導に使用する。
【００３６】
本発明は、上記に説明した実施形態の細部に限定されることを意図していない。以上の説明は、サイクロン式分離装置を備えた掃除機、またはロボット式掃除機への適用を例に行ったが、最も重要なことは、本発明がこれらの用途のみに適用可能というわけではないことである。図面に示したサイクロン式分離装置を、構造部を与えるために外殻または部分外殻が設けられたバッグフィルターに置き換えたり、剛体吸入口が設けられたバッグフィルタに置き換えたりしてもよい。後者の場合、剛体吸入口は一形態として掃除機ヘッドに取付け可能であり、別の形態として、クリップまたはホルダーに取付け、ホースが取付けられるようにすることもできる。図示のサイクロン式分離装置（または同等の非サイクロン式分離装置）を全体として回転可能、さもなければ移動可能とすること、すなわち、端部は常に同形態で集塵箱に接続されているが、接線方向吸入口を第１位置から第２位置へと動かすために、サイクロン式分離装置全体を１８０°回転させてもよい。この構成は、サイクロン式分離装置または吸入口を含む一部が第１位置と第２位置との間で１８０°以外の角度、例えば９０°回転するような構成と同様に本発明の範囲に含まれる。もちろん、本発明は、塵埃空気が掃除機ヘッドを通じて吸引される第１モードと塵埃空気がホースを通じて吸引される第２モードとの間で切換えを必要とするどのようなタイプの掃除機にも適用可能である。以上の説明から、掃除面上で掃除機を推進させる手段、掃除機ヘッドをシャシに取付ける手段、（ロボットモードにある）掃除機が障害物を検知し回避するための手段、及びその他の必須要件ではない特性は、本発明にとって重要ではないことを理解されたい。
【００３７】
本発明の一変更形態では、掃除機ヘッドが使用されているか、代替塵埃空気吸入口が使用されているかに応じて、掃除機ヘッド内に設けられた攪拌装置が制御される。本発明におけるこの形態では、塵埃分離装置の吸入口または吸入口を含む塵埃分離装置全体を、２つの位置の間で移動可能としてもよい。さらなる変更形態として、塵埃分離装置が２つの吸入口を有するように構成してもよい。この場合、第１の吸入口は掃除機ヘッドに、第２の吸入口は代替塵埃空気吸入口に通じるように構成される。図９は、この変更形態を示している。塵埃分離装置５２は、掃除機ヘッド２２または代替塵埃空気吸入口から塵埃空気が流入する吸入ダクト２２０を備えている。代替塵埃空気吸入口にはセンサー２０２が設けられ、該吸入口におけるホースの存在を検知して、吸入口におけるホースの存在を示す検知信号２１０またはホースを挿入するために移動された別の吸入口へのカバーの存在を示す検知信号を発信する。吸入口検知信号２１０を受信すると、プロセッサ１４０は、掃除機ヘッド吸入口制御信号２１２を吸入バルブ２０４を制御するために、または、吸入口切換制御信号２０６を切換バルブ２０６を作動させるために信号を発し、塵埃分離装置へ一方の吸入経路のみから空気流が流入するように、他方の吸入経路を閉鎖する。代替塵埃空気吸入口が使用されている場合、制御プロセッサ１４０は、ブラシバーの作動を禁止するためにブラシバー制御信号１３８を発する。掃除機ヘッドには、掃除機ヘッド２２の下方の床面を攪拌するためのブラシバーまたはその他の装置を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による掃除機の斜視図である。
【図２】図１に示す掃除機の下面図である。
【図３】図１に示す掃除機を図２におけるIII-III線で切断した断面図である。
【図４ａ】図１の掃除機を分離装置が第１位置にある状態で示す横断方向断面図である。
【図４ｂ】図１の掃除機を分離装置が第２位置にある状態で示す横断方向断面図である。
【図４ｃ】接線方向吸入口の位置を検出する光学的検出装置の反射ラベルを拡大して示す図である。
【図５ａ】図１の掃除機を分離装置がシャシに接続された状態で示す前後方向断面図である。
【図５ｂ】図１の掃除機を分離装置がシャシから分離された状態で示す前後方向断面図である。
【図６ａ】吸入口の位置を検出する他の形態を図４ａと同様に示す横断方向断面図である。
【図６ｂ】吸入口の位置を検出する他の形態を図４ｂと同様に示す横断方向断面図である。
【図６ｃ】図６ａ，６ｂにおける検出装置をさらに詳細に示す図である。
【図７】図１の掃除機のための制御システムのブロック図である。
【図８】図７に示す制御システムで実行可能な掃除機作動用フローチャートである。
【図９】使用されている吸入口が掃除機ヘッドであるか、代替塵埃空気吸入口であるかに従って掃除機ヘッドの作動を制御する装置のブロック図である。
【符号の説明】
１０掃除機
１２シャシ
２２掃除機ヘッド
２６ブラシバー（攪拌装置）
３０ロールシール
３２吸入ポート（掃除機ヘッドの排出口）
５２サイクロン式分離装置（塵埃分離装置）
５８分離装置の端部
５９接線方向吸入口
７２サイクロン体
１００ホース
１１０，１１１反射ラベル（塵埃分離装置検出手段）
１１２光学センサー（塵埃分離装置検出手段）
１２０マイクロスイッチ（塵埃分離装置検出手段）
１２１，１２２位置決めリブ（塵埃分離装置検出手段）
１２３作動部材（塵埃分離装置検出手段）
１４０制御プロセッサ（制御手段）
２０２センサー（吸入口センサー）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vacuum cleaner, and more particularly to a robotic vacuum cleaner, but is not limited thereto.
[0002]
[Prior art]
Vacuum cleaners that can be used in multiple modes, i.e., upright mode and cylinder mode, are well known. In the upright mode, the vacuum cleaner sucks dust air into the vacuum cleaner through a vacuum cleaner head that runs vertically or horizontally on the floor surface or other cleaning surfaces. In the cylinder mode, dust air is sucked into the cleaner through a hose or hose / cylinder assembly. Most vacuum cleaners that can be switched between the two modes of operation are upright vacuum cleaners that have a hose that is permanently attached and can be used in cylinder mode. The hose is permanently attached to the inlet of the dust separator of the vacuum cleaner, and in the upright mode, the far end of the hose is held in the hollow socket, thus in the upright mode the hose forms part of the dust air suction path There is also a case. In such a configuration, the air flow path in the upright mode is not a smooth pipe line or pipe but a hose, so that suction loss increases. As another configuration, there is a case where a hose is permanently attached to the cleaner body, and a valve is provided for switching whether dust air is sucked into the cleaner through the cleaner head or sucked through the hose. As described in conjunction with the drawings in European Patent No. 0 134 654, the valve can be operated according to the inclination angle of the upright type vacuum cleaner body. Such a configuration is superior to the previously described modification in that dust air does not pass through the hose during the upright mode. However, in such a configuration, in the cylinder mode, the air flow path tends to be longer than the ideal state, and as a result, an unavoidable loss is caused.
[0003]
Self-propelled or robotic vacuum cleaners have already been proposed. Robotic vacuum cleaners operate in a different manner than upright vacuum cleaners and cylinder vacuum cleaners. In normal or self-propelled operation, the cleaner travels over the cleaning surface using its own power and induction system. There is no human intervention. Dust air is sucked into the cleaner through the cleaner head as in the case where the upright cleaner is used in the upright mode. Robotic vacuum cleaners are described in US Pat. Nos. 5,781,960 and 5,109,566. Of these, the latter document also suggests that a conventional hose can be attached to the robotic vacuum cleaner to manually clean the parts that cannot be cleaned with the robotic vacuum cleaner. A device for switching an air passage so as to select a dust air suction port according to an operation mode is included as in a conventional vacuum cleaner. Such a switching device is likely to fail, and in the case of failure, the air passage in which the switching device is disposed may be blocked. This blockage will lead to suction loss and / or pressure drop in the vacuum cleaner.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
It is an object of the present invention to provide a vacuum cleaner that can be easily and conveniently switched between two different operating modes. It is a further object of the present invention to provide a vacuum cleaner that can be switched between two different operating modes without unnecessary losses or with minimized unnecessary losses.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
A vacuum cleaner provided by the present invention includes a chassis that removably supports a dust separator for separating dust from an air flow, and a cleaner head having a discharge port that is detachably communicated with an inlet of the dust separator. The dust separator is removable from the chassis, so that the dust separator or the portion including the suction port in the dust separator has a cleaner head connected to the suction port of the dust separator. It is possible to move to an alternative position where the alternative dust air inlet is connected to the dust separator without being communicated.
[0006]
Such a configuration makes it possible to attach the hose or hose / cylinder assembly directly to the inlet to the dust separator. In this case, the air flowing in through the hose need not pass through a duct configured to pass dust air from the cleaner head. When a vacuum cleaner head is used, the incoming air does not have to pass through a hose or other duct configured to pass air from the hose. In either case, the air flow path is limited to a minimum. Furthermore, since there is no switching valve, the risk of malfunction or failure in this area is reduced and the incoming air does not have to pass through discontinuities in the air passages in the cleaner.
[0007]
In a preferred embodiment, the dust separator comprises a rigid outer shell or rigid housing or is surrounded by a rigid outer shell or rigid housing. According to this configuration, the user can move the separation device or its related part more easily and reliably. It is more preferable that the dust separation device has a generally cylindrical shape, and the one end can be attached to the cleaner body at a plurality of positions, preferably at two positions opposite to each other. The two oppositely opposed positions are preferred in the sense that the risk of the user selecting an incorrect position unintentionally is reduced. The two positions can also be provided at different intervals, with a 90 ° interval being preferred as well. As a modified form in which the part including the suction port is removed from the dust separator and reassembled to a new position, the part including the suction port in the dust separator may be rotatable with respect to other parts of the dust separator. . The rotational position of the part including the suction port in the dust separator can be identified by an appropriate mark or physical form.
[0008]
The dust separation device preferably includes a centrifugal separation device, and more preferably includes two cyclones arranged in series. With such a configuration, dust is effectively and efficiently separated from the air flow.
[0009]
It is preferable to include means for detecting the position of the dust separator or the position of the part including the inlet in the dust separator and means for controlling the operation of the cleaner based on the detected position. When the cleaner is a self-propelled cleaner that can run in the area, the operation mode of the cleaner is controlled to either the self-propelled mode or the manual mode according to the detected position of the suction port. .
[0010]
Preferably, when the detection means detects that the cleaner head is not in communication with the suction port of the dust separator, the operation of the brush bar of the cleaner is prohibited.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, exemplary embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0012]
The illustrated cleaner 10 includes a support chassis 12 that is supported by two driven wheels 14 and caster wheels 16 and is generally circular. The chassis 12 is preferably formed from a high strength molded plastic material such as ABS resin, but can be similarly formed from a metal such as aluminum or steel. The chassis 12 supports components of the vacuum cleaner 10 described below. The driven wheel 14 is arranged on both sides of the diameter of the chassis 12. This diameter is orthogonal to the longitudinal axis 18 of the cleaner 10. Each of the driven wheels 14 is formed of a high strength molded plastic material, and a relatively soft knurled band is wound around the outer periphery thereof, and thus the grip of the wheel 14 when the cleaner 10 travels on a smooth floor. Has been improved. The driven wheels 14 are connected to the motor 15 independently of each other via support bearings (not shown). The motor 15 can drive each wheel 14 forward or backward. By driving both wheels 14 in the forward direction at the same speed, the cleaner 10 can be driven in the forward direction. By driving both wheels 14 in the backward direction at the same speed, the cleaner 10 can be driven in the backward direction. By driving both wheels 14 in the opposite directions, the cleaner 10 can be rotated about its central axis, and thus the turning traveling can be realized. Since the drive system described above is a well-known technique, no further detailed description will be given.
[0013]
The diameter of the caster wheel 16 is formed to be much smaller than the diameter of the driven wheel 14, for example, as shown in FIG. The caster wheel 16 is not driven and simply supports the chassis 12 at the rear of the cleaner 10. The position of the caster wheel 16 disposed at the rear end portion of the chassis 12 and the caster wheel 16 is rotatably attached to the chassis via the rotary joint 20 so that the caster wheel 16 is When driven by the driven wheel 14, the driven wheel 14 is driven at the rear end of the cleaner 10 without impeding its turning performance. The pivot joint 20 is most clearly shown in FIG. The caster wheel 16 is attached to a cylindrical member 20a that is received in the annular housing 20b and extends upward. The cylindrical member 20a can be freely rotated within the annular housing 20b. This type of configuration is well known. The caster wheel 16 can be formed from a molded plastic material or other synthetic material such as nylon.
[0014]
A vacuum cleaner head 22 including a suction opening 24 facing the surface on which the vacuum cleaner 12 is placed is provided on the lower surface of the chassis 12. The suction opening 24 is generally rectangular and extends over substantially the entire width of the cleaner head 22. A brush bar 26 is rotatably mounted in the suction opening 24, and a motor 28 is mounted on the cleaner head 22. The motor 28 drives the brush bar 26 via a drive belt (not shown) hung on the shaft and the brush bar 26. The cleaner head 22 is attached to the chassis 12 so that the cleaner head 22 is in a floating state with respect to the cleaning surface. In this embodiment, the attachment method is such that the cleaner head 22 is attached to the arm 27 in a state in which the cleaner head 22 is rotatable around the first rotation point 29a (see FIG. 5), and the arm 27 is attached to the second rotation point. It is realized by being attached to the lower surface of the chassis 12 so as to be rotatable around 29b (for clarity, the chassis 12 is not shown in FIG. 5). Due to the double articulation between the cleaner head 22 and the chassis 12, the cleaner head 22 can move freely up and down relative to the chassis 12. With this configuration, the cleaner head 22 can get over small obstacles such as books, magazines, and carpet edges. In this way, the vacuum cleaner can travel over obstacles up to a height of about 25 mm. A movable connection 30 (see FIGS. 4 and 5) is provided between the rear portion of the cleaner head 22 and the suction port 32 disposed in the chassis 12. The movable connecting portion 30 is formed of a roll seal, one end of which is attached to the upstream opening of the suction port 32 in a sealed state, and the other end is attached to the opening contour in the cleaner head 22 in a sealed state. As the cleaner head 22 moves upward relative to the chassis 12, the roll seal 30 is collapsed and contracts, absorbing the upward movement of the cleaner head 22. As the cleaner head 22 moves downward relative to the chassis 12, the roll seal 30 is unwound and stretched to absorb downward movement.
[0015]
In order to assist the vertical movement of the cleaner head 22 when an obstacle is encountered, a protruding lamp portion 36 is provided from the front end of the cleaner head 22 toward the front. When an obstacle is encountered, the obstacle first hits the ramp portion 36, and the cleaner head 22 is lifted over the obstacle by the inclination of the ramp portion 36, so that the cleaner 10 is prevented from being caught by the obstacle. The cleaner head 22 is shown in the lowered position in FIGS. The caster wheel 16 also includes a ramp portion 17, which also serves as an aid when the cleaner 10 encounters an obstacle and needs to get over it. Thus, the caster wheel 16 does not catch on the obstacle after the cleaner head 22 gets over the obstacle.
[0016]
As can be seen from FIG. 2, the cleaner head 22 is attached to the chassis 12 in an asymmetric state. That is, one side of the cleaner head 22 protrudes from the contour of the chassis 12. With this configuration, the cleaner 10 can clean the end of the room on the side of the cleaner 10 where the cleaner head 22 protrudes.
[0017]
A plurality of sensors 40 are attached to the chassis 12. Sensor 40 is constructed and arranged to detect access to obstacles on the path of cleaner 10 and other boundaries such as walls or furniture. The sensor 40 includes several ultrasonic sensors and several infrared sensors. FIG. 1 does not show the arrangement of sensors for the sake of limitation, and the arrangement of sensors does not constitute the present invention. Suffice it to say here that the vacuum cleaner 10 is equipped with suitable sensors and detectors 40 so that the vacuum cleaner 10 guides itself within a predetermined area to clean the area. Control software with guidance control and steering devices is housed in a housing 42 located below the control panel 44 or elsewhere in the cleaner 10. The battery pack 46 is attached to the chassis 12 inside the driven wheel 14 and provides power for the motor that drives the wheel 14 and for software control. The battery pack 46 can be removed for transport to a battery charger (not shown). The cleaner 10 also includes a motor / fan unit 50 supported on the chassis and for sucking dust air into the cleaner 10 through a suction opening 24 in the cleaner head 22.
[0018]
The chassis 12 also supports a cyclonic separator 52 for separating dust from the air drawn into the cleaner. The features of the cyclonic separator 52 are best shown in FIGS. The cyclonic separation device 52 includes an outer cyclone 54 and an inner cyclone 56 that are arranged concentrically. The common shaft of both cyclones 54 and 56 is arranged horizontally. The cyclonic separator 52 has an end 58 with a tangential inlet 59. The tangential suction port 59 has an opening at its tip. The opening is generally circular, but a portion is flattened to form an unclear D-shaped cross section. The other part of the end 58 is generally cylindrical and has a generally helical end wall 60. The end 58 opens directly into a cylindrical dust collection box 62 having an outer wall 64. The diameter of the outer wall 64 is the same as the diameter of the end portion 58. The end portion 58 and the cylindrical dust collection box 62 are connected and held to each other by a releasable clip. This clip may be of any known type. The particular clip is not shown in the figure. A lip seal is provided between the cylindrical dust collection box 62 and the end 52 in order to realize a seal between these members. The cylindrical dust collection box 62 is made of a transparent plastic material so that the user can see the inside of the outer cyclone 54. One end of the dust collection box 62 away from the end 58 is formed in a truncated cone shape and sealed. A positioning ring 66 is formed integrally with the end of the dust collection box at a position separated from the outer wall 64 by a predetermined distance, and a dust ring 68 is formed integrally with the end of the dust collection box 62 inside the positioning ring 66. ing. In order to assist the removal of the separating device 52 from the chassis 12 for the purpose of discarding dust, two opposing gripping portions 70 are provided on the outer surface of the dust collection box 62. The grip 70 is formed integrally with the transparent dust collection box 62, protrudes upward and outward from the outer surface 64, and has an undercut shape as shown in FIG.
[0019]
The inner cyclone 56 is configured by a cyclone body 72 that is partially cylindrical and partially frustoconical. The cyclone body 72 is firmly attached to the end face of the end portion 58. The cyclone body 72 extends to substantially the end face of the dust collection box along the longitudinal axis of the transparent dust collection box 62, and the tip end portion 72 a of the cyclone body 72 is surrounded by the dust ring 68. The clearance between the conical opening at the tip 72a of the cyclone body 72 and the end face of the dust collection box 62 is preferably 8 mm or less.
[0020]
A fine dust collector 74 is disposed in the dust collection box 62, and one end thereof is supported by a positioning ring 66. The other end of the fine dust collector 74 is supported by a cyclone body 72. A seal member 76 is provided between the fine dust collector 74 and both supporting end portions thereof. The fine dust collector 74 includes a first cylindrical portion 74a formed so as to be received in the positioning ring 66, and a second cylindrical portion 74b formed smaller in diameter than the first cylindrical portion 74a. The cylindrical parts 74a and 74b are connected by a truncated cone part 74c formed integrally therewith. A single fin or single partition 78 is also integrally formed with the fine dust collector 74 and extends radially outward from the second cylindrical portion 74b and the truncated cone 74c. The outer edge portion of the fin 78 is aligned with the first cylindrical portion 74a, and the edge portion of the fin 78 that is separated from the first cylindrical portion 74a is formed substantially parallel to the truncated cone portion 74c. The fin 78 extends vertically upward from the fine dust collector 74.
[0021]
A shroud 80 is disposed between the first cyclone 54 and the second cyclone 56. The shroud 80 has a cylindrical shape, and one end is supported by the end portion 58 and the other end is supported by the cyclone body 72 of the inner cyclone 56. As is known, the shroud 80 includes a perforation 82 extending therethrough and a lip 83 protruding from the end of the shroud 80 spaced from the end 58. A passage 84 is formed between the shroud 80 and the outer surface of the cyclone body 72. The passage 84 communicates with an introduction port 86 communicating with the inside of the inner cyclone 56, and the sucked air flow is forced to flow along the vortex spiral path. As shown in FIG. 4, this action is realized by forming the introduction portion to the inner cyclone 56 in a tangential direction or in a shape that forms a vortex. A vortex finder (not shown) is provided at the center of the large-diameter end of the inner cyclone 56 in order to exhaust air from the cyclonic separator 52 after the separation action is completed. The vortex finder also assists in fixing the cyclonic separating device 52 at a predetermined position on the chassis 12. The air flows through the motor / fan unit 50 so as to have a cooling effect before being discharged into the atmosphere. Furthermore, in order to minimize the risk of dust being discharged from the cleaner 10 into the atmosphere, a motor post filter (not shown) may be provided on the downstream side of the motor / fan unit 50.
[0022]
The entire separation device 52 can be removed from the chassis 12. A seal arm 90 is mounted on the chassis 12 so as to be rotatable around a rotation point 92. The seal arm 90 holds the suction port 32 communicating with the cleaner head 22 via the roll seal 30 as described above. The seal arm 90 is urged upward (ie, counterclockwise in FIGS. 5a and 5b) by a spring (not shown) acting between the seat portion 94 of the seal arm 90 and the fixed portion of the chassis 12. ing. When the cyclonic separating device 52 is arranged in the position shown in FIG. 5a, the suction port 32 is pressed against the opening of the tangential suction port 59 of the end 58, forming a sealed state at that portion, and the air It can flow directly from the cleaner head 22 to the outer cyclone 54. A hook-type fastener 96 is provided in a portion of the seal arm 90 that is close to the suction port 32 and a side portion that is separated from the motor / fan unit 50. As shown in FIG. 5a, the cyclonic separating device 52 is used by a hook-type fastener 96 (and in relation to the position of the vortex finder located in the opening of the end wall of the end) when using the vacuum cleaner. Held in place. A button 34 provided in the control panel 44 is connected to a seal arm 90 via a rod (not shown). When the button 34 is pressed, the seal arm 90 rotates clockwise against the biasing force of the spring 95. Move in direction (in FIG. 5). Then, the hook-type fastener 92 is released from the opening of the tangential suction port 59, and thus the cyclonic separating device 52 can be lifted from the chassis 12 with the grip 70. Subsequently, the dust collection box 62 is removed from the end portion 58 (the end portion 58 holds the shroud 80 and the inner cyclone body 72), and the collected material can be easily discarded.
[0023]
When the dust collection box 62 is removed from the end 58, the user has the option of taking different forms when rearranging the two members. Instead of placing the end 58 in the dust collection box 62 with the tangential suction port 59 facing the lower suction port 32, the end 58 is rotated 180 ° so that the tangential suction port 59 faces vertically upward. It can also be arranged. The two arrangements of the end 58 with respect to the dust collection box 62 are in opposite directions. A special shape portion (not shown) may be provided in the dust collection box 62 and the end portion 58 so that these members are not connected in other forms. The rotation operation of the end 58 with respect to the dust collection box 62 can be easily performed by first separating and rotating the two members and then properly connecting them.
[0024]
When the end portion 58 is rotated with respect to the dust collection box 62 as described above, the tangential suction port 59 faces vertically upward. Thus, the tangential inlet 59 is arranged as shown in FIG. 4 b, and the hose or hose / tubular assembly can be directly attached to the tangential inlet 59. The hose 100 includes a connector 102 having a tubular conduit 104 sized to fit snugly inside the tangential inlet 59 and a flange 106 extending outwardly from the conduit 104. Yes. The flange 106 includes a seal 107. The seal 107 contacts the opening of the tangential suction port 59 when the connector 102 is inserted into the tangential suction port 59. When the hose 100 is attached to the tangential suction port 59, when the motor / fan unit 50 is operated, air is sucked into the cleaner 10 through the hose 100 instead of the cleaner head 22. The hose or hose-cylinder assembly can be used to clean carpets or other surfaces that cannot be cleaned when the cleaner is in robot mode, such as small or narrow areas.
[0025]
The vacuum cleaner 10 described above operates as follows in the robot mode. In order to drive the cleaner 10 on the cleaning surface, the wheel 14 is driven by the motor 15 that receives power supply from the battery 46. The moving direction of the cleaner 10 is determined by control software that communicates with the sensor 40. The sensor 40 is configured to detect an obstacle on the path of the cleaner 10 in order to guide the cleaner 10 within the cleaning area. Control methods and control systems for guiding the robotic vacuum cleaner 10 in the cleaning room or other areas are well documented and well known in various places and do not constitute the inventive idea of the present invention. Any known method or system may be employed to implement a suitable guidance system.
[0026]
The battery 46 supplies electric power to drive a motor / fan unit 50 that sucks air into the cleaner through the suction opening 24 provided in the cleaner head 22. The end 58 is arranged so that a tangential inlet 59 leading to the outer cyclone 56 communicates with the cleaner head 22. The motor 28 is also driven by the battery 46 and rotates the brush bar 26 to provide excellent suction performance, particularly when the cleaner 10 is used for carpet cleaning. Dust air is sucked into the cleaner head 22 and flows to the cyclonic separation device 52 through the telescopic pipe line 30 and the suction port 32. The dust air then enters the introduction portion 58 along the tangential direction and flows spirally according to the shape of the spiral wall body 60. Next, the air spirally flows inside the outer wall body 64 of the dust collection box 62, and during this movement, relatively large dust and pills are separated from the air flow. The separated dust, pills, and the like collect at one end in the dust collection box 62 separated from the introduction portion 58. The fins 78 prevent dust and pills from being accumulated unevenly, and act so that dust and pills are collected relatively uniformly at one end in the dust collection box 62.
[0027]
The air from which dust, pills, and the like are separated flows inwardly away from the outer wall 64 of the dust collection box 62 and returns toward the shroud 80 along the outer wall surface of the fine dust collector 74. As is known, the presence of the shroud 80 prevents large dust and pills from flowing from the outer cyclone 54 to the inner cyclone 56. The relatively separated particles and dust separated air then passes through the shroud 80 until it reaches the intake port of the inner cyclone 56 along a passage formed by the shroud 80 and the outer surface of the inner cyclone body 72. Flowing. The air then enters the inner cyclone 56 while drawing a spiral, and flows spirally along the inner surface of the cyclone body 72. Since the cyclone body 72 has a truncated cone shape, the speed of the air flow becomes extremely high, and the fine dust contained in the air flow is separated. The fine dust separated in the inner cyclone 56 is collected in a fine dust collector 74 disposed outside the dust ring 68. The dust ring 68 prevents the separated dust from entering the air again.
[0028]
When the fine dust is separated from the air stream, the cleaned air is exhausted from the cyclonic separator through a vortex finder (not shown). This air passes through or around the motor and fan unit 50 to cool the motor before it is released to the atmosphere. When cleaning with a hose or hose / cylinder assembly, the cyclonic separator 52 is removed from the chassis 12 and the end 58 is arranged in such a way that the hose 100 is attached to the tangential inlet 59. The cyclonic separator is then reassembled on the chassis 12 and the hose is attached to the inlet 59. Next, the motor / fan unit 50 is started and cleaning is resumed. The cyclonic separation device 52 is also removed when the dust collection box 62 needs to be emptied.
[0029]
Depending on whether the cleaner head 22 (automatic mode) is used for cleaning or the hose 100 is used for manual (hose mode) cleaning, the user rotates the end 58 to make the tangential inlet 59 suitable. Arrange in the correct direction. The cleaner automatically detects the position of the tangential inlet 59 and responds to it. There are various methods for detecting the position of the tangential inlet 59. Referring again to FIGS. 4a and 4b, these figures show an optical detection device comprising a light source, such as an infrared source, and a reflector 112 mounted on a chassis portion located below the end 58. FIG. Yes. This device is also shown in FIG. The end portion 58 includes two labels 110 and 111. The label is attached to the outer surface on the end so that it directly faces the sensor 112 when the end 58 is inserted into the cleaner in the automatic mode or hose mode position. The detection device operates by applying light from the light source 112 to the labels 110 and 111 and detecting the light reflected by the labels 110 and 111. The label is shown in FIG. Each of the labels 110 and 111 has two portions having different reflectivities. The label 110 has a black (low reflectance) portion 113 and a silver (high reflectance) portion 114. Of course, other colors can be used. The label 110 is mounted on the end portion 58 so that the order of arrangement of the black / silver portions 113 and 114 is opposite to the order of arrangement of the black / silver portions 115 and 116 of the label 111. The sensor 112 is arranged to detect reflected light from half of the label, and therefore the black / silver label portion is arranged differently and whether the label 110 is close to the sensor 112. Depending on the label 111, the amount of light detected is different and an electrical signal is sent to the control system of the cleaner.
[0030]
6a to 6c show a modification of the position detecting device for the end portion 58. FIG. In this form, the position of the end 58 is mechanically detected. Instead of the labels 110 and 111 and the optical sensor 112, a micro switch 120 is attached to a portion of the chassis 12 of the vacuum cleaner that is close to the positioning rib of the end portion 58. The two positioning ribs 121 and 122 provided on the outer surface of the end portion 58 have different shapes. The ribs 121 (shown more clearly in FIG. 6c) are solid shapes, whereas the ribs 122 are notched. When the end is attached to the chassis of the vacuum cleaner, the solid rib 121 holds the operating member 123 of the microswitch 120 in a state stored in the switch casing. On the other hand, the notch rib 122 causes the operating member 123 to protrude into the notch. Microswitch 120 operates differently in these two states and sends an electrical signal to the vacuum cleaner control system. It should be understood that the microswitch can be attached to other sites and configured to operate against other mechanical forms of end 58. For example, it may be preferable to form it in the middle of the longitudinal axis of the positioning rib 122, that is, in the direction perpendicular to the paper surface of FIGS.
[0031]
As a further alternative to the optical detection means or the mechanical detection means, an electrical detection device can also be used. In this case, a conductive strip is provided on one side of the end portion 58 instead of the reflective label 110, and a pair of contacts is disposed on the chassis 12 instead of the optical sensor 112. In one arrangement of end 58, both contacts are connected by a conductive strip and current flows between the contacts. In other arrangements of the end 58, both contacts are isolated by the insulating plastic casing of the end 58 and no current flows.
[0032]
FIG. 7 shows a part of the control system of the vacuum cleaner. For example, a central processing unit 140 such as a Hitachi H8 / 3334 microprocessor is connected to the user interface board 135. The user can control the vacuum cleaner using the switches 130, 131, and 132. Switches 130, 131, and 132 provide an input to processor 140, which generates an output signal that turns on light 133 that informs the user of warning and operating modes. The processor 140 also receives inputs from sensors 19 and 40 for guidance and sensors 112 and 120 that detect the position of the inlet 59. The processor 140 also generates output signals that control the vacuum cleaner components. For simplicity, only the control signals relevant to the present application are shown in the figure.
[0033]
The user controls the vacuum cleaner 10 through interaction with the control switches 130, 131, and 132. Switch 130 is a comprehensive on / off switch that operates directly on processor 140. When the switch 130 is turned on, the processor 140 operates and power supply is started. The switch 131 switches between low speed and high speed forward operation in the self-running mode of the cleaner, and the switch 132 is a forward / stop button.
[0034]
FIG. 8 illustrates the method performed by the control processor 140 to control the vacuum cleaner. When the user presses the on / off switch 130, the control processor 140 monitors the sensor of the end 58, ie the output of the optical sensor or microswitch 120. The control processor compares the output detected by the sensor with the pre-stored sensor output corresponding to the two arrangements of the end 58 (step 151 in FIG. 8) and depending on the detected position of the inlet 59 Select the appropriate mode. That is, the hose mode is selected when the suction port 59 is arranged upward (FIG. 4a), and the automatic mode is selected when the suction port 59 is arranged downward (FIG. 4b). If the user presses the “start” switch 132 with the hose mode selected, the processor 140 will start the vacuum fan motor (output 136 in FIG. 7) but not the brush bar (output 137, FIG. 7). 138) Issue control output. The control processor 140 can also output a signal to the user interface 135 to illuminate an indicator lamp 133 indicating hose mode operation. During hose mode operation, the control processor 140 need not activate the guidance system.
[0035]
In the self-running mode, the control processor 140 outputs a control signal for the vacuum fan motor (output 136 in FIG. 7) and a drive motor and brush bar control signal (outputs 137 and 138 in FIG. 7). The control processor 140 also outputs a signal to the user interface 135 to illuminate the indicator lamp 133 indicating that it is in self-running mode operation. In the self-running mode, the control processor 140 receives input from the external sensors 19 and 40 and uses the information for guidance in the area.
[0036]
The present invention is not intended to be limited to the details of the embodiments described above. The above description has been made by taking an example of application to a vacuum cleaner equipped with a cyclonic separation device or a robot type vacuum cleaner. Most importantly, the present invention is not only applicable to these applications. That is. The cyclonic separation device shown in the drawings may be replaced with a bag filter provided with an outer shell or a partial outer shell to provide a structural portion, or may be replaced with a bag filter provided with a rigid body inlet. In the latter case, the rigid inlet can be attached to the cleaner head as one form, or it can be attached to a clip or holder and the hose attached. The illustrated cyclonic separator (or equivalent non-cyclone separator) is generally rotatable or otherwise movable, ie the end is always connected to the dust box in the same form, To move the tangential inlet from the first position to the second position, the entire cyclonic separator may be rotated 180 °. This configuration is within the scope of the present invention, as is a configuration in which a part including the cyclonic separation device or the suction port is rotated between the first position and the second position by an angle other than 180 °, for example, 90 °. It is. Of course, the invention applies to any type of vacuum cleaner that requires switching between a first mode in which dust air is sucked through the cleaner head and a second mode in which dust air is sucked through the hose. Is possible. From the above description, means for propelling the cleaner on the cleaning surface, means for attaching the cleaner head to the chassis, means for the cleaner (in robot mode) to detect and avoid obstacles, and other essential requirements It should be understood that non-characteristics are not important to the present invention.
[0037]
In one variation of the invention, the agitation device provided in the cleaner head is controlled depending on whether the cleaner head is used or an alternative dust air inlet is used. In this embodiment of the present invention, the entire dust separator including the suction port or the suction port of the dust separator may be movable between two positions. As a further modification, the dust separation device may be configured to have two suction ports. In this case, the first suction port is configured to communicate with the cleaner head, and the second suction port is configured to communicate with the alternative dust air suction port. FIG. 9 shows this modification. The dust separation device 52 includes a suction duct 220 through which dust air flows from the cleaner head 22 or the alternative dust air suction port. The alternative dust air inlet is provided with a sensor 202 for detecting the presence of a hose at the inlet and a detection signal 210 indicating the presence of the hose at the inlet or another inlet moved to insert the hose. A detection signal indicating the presence of the cover is sent. Upon receipt of the inlet detection signal 210, the processor 140 signals the cleaner head inlet control signal 212 to control the inlet valve 204 or the inlet switching control signal 206 to operate the switching valve 206. The other suction path is closed so that the airflow flows into the dust separator from only one suction path. If the alternative dust air inlet is being used, the control processor 140 issues a brush bar control signal 138 to inhibit the operation of the brush bar. The cleaner head may be provided with a brush bar or other device for stirring the floor surface below the cleaner head 22.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a vacuum cleaner according to the present invention.
FIG. 2 is a bottom view of the vacuum cleaner shown in FIG.
3 is a cross-sectional view of the vacuum cleaner shown in FIG. 1 cut along line III-III in FIG.
4a is a transverse cross-sectional view of the vacuum cleaner of FIG. 1 with the separating device in a first position.
4b is a transverse cross-sectional view of the vacuum cleaner of FIG. 1 with the separation device in the second position.
FIG. 4c is an enlarged view of the reflective label of the optical detection device for detecting the position of the tangential inlet.
FIG. 5a is a cross-sectional view in the front-rear direction showing the vacuum cleaner of FIG. 1 with a separating device connected to the chassis.
FIG. 5b is a cross-sectional view in the front-rear direction showing the vacuum cleaner of FIG. 1 in a state in which the separation device is separated from the chassis.
FIG. 6a is a cross-sectional view in the transverse direction showing another embodiment for detecting the position of the suction port as in FIG. 4a.
FIG. 6B is a cross-sectional view in the transverse direction showing another embodiment for detecting the position of the suction port, similar to FIG. 4B.
6c is a diagram showing the detection device in FIGS. 6a and 6b in more detail. FIG.
7 is a block diagram of a control system for the cleaner of FIG.
FIG. 8 is a flowchart for cleaner operation that can be executed by the control system shown in FIG. 7;
FIG. 9 is a block diagram of an apparatus for controlling the operation of the cleaner head according to whether the inlet used is a cleaner head or an alternative dust air inlet.
[Explanation of symbols]
10 vacuum cleaner 12 chassis 22 vacuum cleaner head 26 brush bar (stirring device)
30 Roll seal 32 Suction port (vacuum outlet of vacuum cleaner head)
52 Cyclone separator (dust separator)
58 Separation device end 59 Tangential inlet 72 Cyclone body 100 Hose 110, 111 Reflective label (dust separation device detection means)
112 Optical sensor (Dust separator detection means)
120 Micro switch (Dust separator detection means)
121, 122 Positioning rib (dust separator detection means)
123 Actuating member (Dust separator detection means)
140 Control processor (control means)
202 Sensor (suction port sensor)

Claims

A vacuum cleaner comprising: a chassis that detachably supports a dust separation device for separating dust from an air flow; and a vacuum cleaner head having a discharge port detachably communicating with the suction port of the dust separation device. Since the dust separator is removable from the chassis, the vacuum separator head does not communicate with the suction port of the dust separator in the dust separator or the portion including the suction port in the dust separator. A vacuum cleaner characterized by being movable to an alternative position where an alternative dust air inlet is connected to the dust separator.

The vacuum cleaner according to claim 1, wherein the alternative dust air intake port includes a hose or a hose / tubular assembly.

The vacuum cleaner according to claim 1, wherein the dust separation device includes a rigid outer shell or a rigid housing, or is surrounded by the rigid outer shell or the rigid housing.

The vacuum cleaner according to claim 3, wherein the rigid outer shell or the rigid housing has a generally cylindrical shape.

The vacuum cleaner according to claim 3 or 4, wherein the rigid outer shell or the rigid housing is attachable to the other portion of the rigid outer shell or the rigid housing at a plurality of positions.

6. A generally cylindrical outer shell or housing comprising a body and a removable end, the end being attachable to the body at a plurality of locations. Vacuum cleaner as described in.

The vacuum cleaner according to claim 6, wherein the end portion is attachable to the main body at two predetermined positions.

The vacuum cleaner according to claim 7, wherein the predetermined two positions are opposite positions opposite to each other.

The vacuum cleaner according to any one of claims 1 to 8, wherein the dust separator includes a centrifugal separator.

The vacuum cleaner according to claim 9, wherein the centrifugal separator includes two cyclones arranged in series.

The vacuum cleaner according to claim 9 or 10, wherein the suction port to the separation device is a tangential suction port.

The vacuum cleaner according to any one of claims 9 to 11, wherein a portion including the suction port in the separation device holds a cyclone body that fits in another portion of the dust separation device.

The vacuum cleaner according to any one of claims 1 to 12, wherein the suction port has an opening, and the discharge port has a corresponding opening with a seal.

The hose or hose / cylinder assembly having a connection portion configured to be connectable to the suction port of the dust separation device is further provided. Vacuum cleaner.

The vacuum cleaner according to claim 13 or 14, wherein the connection portion includes an opening corresponding to the opening of the suction port.

The vacuum cleaner according to claim 15, wherein the opening of the connection portion holds a seal.

And a means for detecting the position of the dust separator or the position of the part including the suction port in the dust separator, and a means for controlling the operation of the cleaner based on the detected position. The vacuum cleaner according to any one of claims 1 to 16.

The cleaner is a self-propelled cleaner that can run in the region, and the operation mode of the cleaner is controlled to either the self-propelled mode or the manual mode according to the detected position of the suction port. The vacuum cleaner according to claim 17.

The operation of the brush bar of the cleaner is prohibited when the detection means detects that the cleaner head and the suction port of the dust separator are not in communication. Vacuum cleaner as described in.