JP4476872B2 - 電気掃除機 - Google Patents

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この発明は、掃除機本体に自走機能を備える電気掃除機に関するものである。
従来のこの種の電気掃除機として、ホースと掃除機本体との接続部分にホース張力検出手段を設け、使用者が前進して掃除機本体から遠ざかったり、吸込ホースを引っ張るなどしてそのホース張力が張力検出手段で検知されると、掃除機本体を吸込ホースの進行方向に自走させるようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
また、手元ハンドル部から吸込口体までの間の位置に発信装置を設け、その発信装置から発信された信号を掃除機本体に設けられた受信装置で受信し、その信号に基づいて手元ハンドル部と掃除機本体との距離を検出し、手元ハンドル部と掃除機本体との距離を一定に保つように掃除機本体を走行制御するようにしたものがある(例えば、特許文献2参照)。
特開昭64−86925号公報(第3頁左上欄最終行〜右上欄10行) 特開平2−172433号公報(第1頁、特許請求の範囲(1))
しかしながら、特許文献1の技術では張力検出部にホース張力が伝わって初めて掃除機本体が自走するため、掃除機本体が自走を開始する直前には必ず手元にホース張力が伝わる。このため、掃除動作中の操作負荷の軽減の程度は十分なものではなかった。
この点に関し、特許文献2の技術によると、手元ハンドル部と掃除機本体との距離を適切に設定することで、手元にホース張力が伝わることのないように掃除機本体を自走させることが可能であるが、掃除中に発信装置と受信装置の間に人体や家具などの障害物が入り込むと、手元ハンドル部と掃除機本体との距離検出が行えず、制御不能状態に陥るという課題があった。
この発明はこのような点に鑑みなされたもので、常に快適に掃除動作を行えるように掃除機本体を安定して走行制御することができ、使用者の操作負荷を低減することが可能な電気掃除機を提供することを目的とする。
この発明に係る電気掃除機は、電気送風機および電気送風機に連通する集塵室を内蔵する掃除機本体と、掃除機本体に開設された接続口に接続することにより集塵室に連通するホースと、ホースの先端側と連通するパイプと、パイプの先端に接続される吸込口体と、掃除機本体を移動自在に支持する走行車輪と、走行車輪を駆動する駆動部と、ホースとパイプとの位置関係と、その位置関係のときに吸込口体と掃除機本体との間の距離が予め設定された距離関係となるように掃除機本体を走行制御するための駆動部の駆動制御値とを対応付けて設定した制御テーブルを予め記憶する記憶部と、ホースとパイプとの位置関係を、ホースの所定部分とパイプの所定部分とがなす角度またはホースの所定部分とパイプの所定部分との間の距離によって検出する位置関係検出部と、位置関係検出部の検出結果と、記憶部の制御テーブルとに基づいて駆動部に対する駆動制御値を決定し、その駆動制御値に基づいて駆動部を制御する制御部とを備えたものである。
この発明により、ホースとパイプとの位置関係を、ホースの所定部分とパイプの所定部分とがなす角度またはホースの所定部分とパイプの所定部分との間の距離によって検出し、その検出結果と、記憶部の制御テーブルとに基づいて駆動部に対する駆動制御値を決定し、その駆動制御値に基づいて駆動部を制御して掃除機本体の走行制御を行うようにしたので、従来のように距離検出が行えないといった不都合を防止でき、常に快適に掃除動作を行えるように掃除機本体を安定して走行制御することができる。したがって、使用者の操作負荷を確実に低減することが可能となる。
実施の形態1.
図1〜図4は、この発明の実施の形態1の電気掃除機を示す図である。
電気掃除機は、図1に示すように、電気送風機および電気送風機に連通する集塵室を内蔵する掃除機本体1と、掃除機本体1の前面に開設された接続口1aに接続することにより集塵室に連通するホース4と、ホース4の先端側に設けられたハンドル部5と、ハンドル部5の先端側に接続されるパイプ6と、パイプ6の先端に接続される吸込口体7とを備えており、吸込口体7から吸い込まれた塵埃を含む空気は、パイプ6、後述の第1の回動接続部8、ホース4及び第2の回動接続部20の内部の風路を通過し、集塵室へと吸い込まれるようになっている。パイプ6は、ハンドル部5先端付近で分離可能に構成されているとともに、パイプ長調節手段10によって伸縮可能に構成されている。また、パイプ内には、ハンドル部5先端付近の分離を検出するパイプ着脱検出部17が設けられており、ホース4の外周を介して導線(図示せず)により後述の制御部に接続されている。ハンドル部5には、電動送風機をオンオフさせるための電源スイッチ(図示せず)等を有する電源操作部5aが設けられており、パイプ着脱検出部17と同様にホース4の外周を介して導線(図示せず)により後述の制御部に接続されている。
掃除機本体1の底面前方には、水平方向に回動自在なキャスタ内において、水平方向の回転軸を持つ補助前輪29(図3参照)が設けられており、また、掃除機本体1後方には、掃除機本体1を移動自在に支持する走行車輪としての左後輪2及び右後輪3(後述の図11参照)が左右対称に設けられている。この補助前輪29、左後輪2及び右後輪3により、掃除機本体1が被掃除面上で任意の方向に移動可能となっており、補助前輪29により掃除機本体1の進行方向の転換に連続して向きを変えられるように構成されている。
ホース4のハンドル部5側には、ホース4の軸とパイプ6の軸とを含む平面に垂直な垂直軸8a(図3参照)を軸として、ホース4とパイプ6とを回動自在に接続する第1の回動接続部8が設けられている。第1の回動接続部8は、ホース4とパイプ6とを連結する連結部としての風路屈曲部37に設けられている。第1の回動接続部8には、第1の回動接続部8の回動角度を検出することによりホース4とパイプ6との位置関係を検出し、その検出結果に基づいて吸込口体7と掃除機本体1との間の距離を検出する位置関係検出部としてのホース回動角度検出部15(後述の図11参照)が設けられている。ホース回動角度検出部15は、具体的には例えば回転式ポテンショメータで構成される。第1の回動接続部8の具体的な構成については後述の図5〜図7により詳述する。
ホース4の掃除機本体1側には、ホース4を、掃除面に平行な面方向に回動自在に掃除機本体1に接続する第2の回動接続部20が設けられている。第2の回動接続部20には、第2の回動接続部20の回動角度を検出することにより、掃除機本体1に対するホース4の導出方向を検出するためのホース導出方向検出部16(後述の図11参照)が設けられている。ホース導出方向検出部16は、具体的には例えば回転式ポテンショメータで構成される。第2の回動接続部20の具体的な構成については後述の図8〜図10により詳述する。
図5〜図7は、第1の回動接続部の構成の一例を示す図である。
第1の回動接続部8は、左カバー9aと右カバー9bとから構成されたカバー部9と、シャッター部10と、筒状のホース接続部11とを備えている。シャッター部10は、カバー部9側から、大シャッター10aと、中シャッター10bと、小シャッター10cとを備えた構成となっており、各シャッター10a,10b,10cは、ホース接続部11の上端側の外周に突出して設けられた円筒状の円筒軸部12に対し、カバー部9内に収納自在な方向に回動自在に接続されている。また、カバー部9、大シャッター10a、中シャッター10b、小シャッター10c及びホース接続部11は、それぞれ引掛部10aa,10ba,10ca,11aが順次引掛けられることにより接続された構成となっている。そして、ホース接続部11が円筒軸部12を軸として回動すると、その回動動作に連動してシャッター部10がカバー部9に収納する方向、又はカバー部9から引き出される方向に動作するようになっている。
また、図7に示すように、左カバー9aにおいて円筒軸部12の左側端面12aに対向する部分には、ホース回動角度検出部15としての距離検出用回転式ポテンショメータ15が配設されている。距離検出用回転式ポテンショメータ15は、円筒軸部12の左側端面12aから円筒軸部12の軸方向に延出された軸部13に嵌着されている。そして、回転式ポテンショメータ(ホース回動角度検出部)15の検出信号は、ホース4の外周に埋設された導線(図示せず)を介して後述の制御部に入力されるようになっている。
かかる構成の第1の回動接続部8においては、ユーザがハンドル部5を把持して吸込口体7を進める動作を行うと、ホース接続部11が円筒軸部12を軸として図5中の矢印A方向に回動する。すると、ホース接続部11の先端部が、小シャッター10c、中シャッター10b、大シャッター10aの順に収納され、最終的には各シャッター10全体がカバー部9の内部に収納された状態となる。逆に、ユーザがハンドル部5を把持して吸込口体7を引き寄せる動作を行うと、ホース接続部11が円筒軸部12を軸として図中の矢印B方向に回動する。すると、引掛部10aa,10ba,10ca,11aにより互いに係合された小シャッター10c、中シャッター10b及び大シャッター10aがこの順に展開し、カバー部9内から引き出された状態となる。なお、図6は最大限に展開された状態を示している。
図8〜図10は、第2の回動接続部の構成の一例を示す図である。
第2の回動接続部20は、上カバー21a及び下カバー21bにより半割に形成されたカバー部21と、カバー部21と一体的に形成され、上側筒部22aと下側筒部22bにより半割に形成された筒状の掃除機本体側接続部22と、筒状のホース側接続部23とから構成されている。カバー部21は上面及び下面が閉塞された全体略円筒状を成し、周面部には周方向に長方形状の開口部21cが形成されている。ホース側接続部23は、ホース4に接続される円筒部23aと、円筒部23aの端面から外方に円弧状に延出したガイド部23bとを備えており、ガイド部23bがカバー部21内に設けた図示しないガイド溝に摺動自在に嵌合され、円筒部23aがカバー部21に設けた開口部21cから突出した状態でカバー部21に接続されている。
また、カバー部21内には、カバー部21の内周面に摺接し、開口部21cを閉塞するためのシャッター24が設けられている。シャッター24は、短冊状の板状部材をカバー部21の周面部に摺接するように湾曲させた構成となっており、両端部に、ホース側接続部23のガイド部23bの先端部に設けられた係止部23cに引っ掛けられる引掛部24aが形成されている。この引掛部24aにより、ホース側接続部23を回動させたとき、その回動に連動してシャッター24が動くようになっている。また、シャッター24には、掃除機本体側接続部22とカバー部21内との流路を連通させるための開口部24bが形成されている。
また、図10に示すように、下カバー21bにはホース導出方向検出部16としての回転式ポテンショメータ16が配設されており、回転式ポテンショメータ16の軸受けには、掃除機本体側接続部22の底面に設けた軸22cが圧入された状態となっている。そして、回転式ポテンショメータ(ホース導出方向検出部)16の検出信号は、ホース4の外周に埋設された導線(図示せず)を介して制御部30に入力されるようになっている。
図11は、この発明の実施の形態1における制御信号の経路を示す模式図である。
制御部30は、電気掃除機全体の制御を行う部分で、電源操作部5a、ホース回動角度検出部15、ホース導出方向検出部16及びパイプ着脱検出部17からの信号が入力され、入力信号に応じた処理を行うように構成されている。その処理を行うための処理プログラムを含む制御プログラムと各種データとが、制御部30内に備えられたメモリ31内に格納されている。
制御部30は、ホース回動角度検出部15からの検出信号に基づいて吸込口体7と掃除機本体1との間の距離を求め、吸込口体7と掃除機本体1との間の距離を一定又は所定範囲内に保つように(どちらを選択するかは設定次第である)、モータドライバ34を介して左側駆動用モータ32及び右側駆動用モータ33をそれぞれ駆動制御し、掃除機本体1の走行制御を行う。ここで、吸込口体7と掃除機本体1との間の距離は、吸込口体7の移動に伴う使用者の負荷軽減を目的として決定されるもので、具体的には使用者にホース張力が伝わることのない距離として決定される。
また、制御部30は、ホース導出方向検出部16からの検出信号に基づいてホース導出方向すなわち掃除機本体1の進行方向を判断しており、その方向に掃除機本体1が自走するように左側駆動用モータ32及び右側駆動用モータ33を制御する。すなわち、制御部30は、掃除機本体1に対する吸込口体7の位置に応じて左側駆動用モータ32及び右側駆動用モータ33の制御を行う。かかるモータ制御は、後述の図12に示すような制御テーブルに基づいて行われるもので、この制御テーブルは予め作成されてメモリ31内に格納されている。
図12は、制御テーブルの具体的一例を示す図、図13及び図14は、図12の制御テーブルの説明図である。
制御テーブルには、第1の回動接続部8の回動角度θと、第2の回動接続部20の回動角度φと、その各回動角度が検出されたときに、吸込口体7と掃除機本体1との間の距離が予め設定された距離関係となるように掃除機本体1を走行制御するための左側駆動用モータ32及び右側駆動用モータ33に対する駆動制御値としての駆動速度(速度レベル)との関係が設定されている。図中のA0は、ホース4がパイプ6に最も近接したときのホース4の導出方向である。A1〜A5はそれぞれホース4とパイプ6との間隔の変化に伴って第1の回動接続部8が回動したときのホース4の導出方向である。θ1〜θ5はそれぞれA0の状態を基準としたホース導出方向A1〜A5の各方向における第1の回動接続部8の回動角度である。また、D0はホース4の左方向への回動限界における導出方向を示している。D1〜D5は、第2の回動接続部20の回動に伴うホース4の掃除機本体1からの左右方向への導出方向を示しており、φ1〜φ7は、導出方向D0に対する第2の回動接続部20の回動角度である。
制御テーブルでは、これら各回動角度θ1〜θ5,φ1〜φ7が、掃除機本体1の自走制御動作を決定するための閾値として設定されており、各閾値で特定される複数の範囲毎に、左側駆動用モータ32及び右側駆動用モータ33の速度レベルが設定されている。この制御テーブルにより、走行速度と、掃除機本体1の動作(前進、後進、左旋回、右旋回、直進)が決定される。なお、速度レベルにおける符号の+(符号なし)はモータの正転、−はモータの逆転を示している。
具体的には、当該制御テーブルにより、検出角度θが(θ<θ2)で検出角度φが(φ<φ3)のとき掃除機本体1を前方に左旋回させ、検出角度θが(θ<θ2)で検出角度φが(φ3≦φ<φ4)のとき掃除機本体1を前方に直進させ、検出角度θが(θ<θ2)で検出角度φが(φ4≦φ<φ7)のとき掃除機本体1を前方に右旋回させる設定となっている。
また、検出角度θが(θ2≦θ<θ3)で検出角度φが(φ<φ3)のとき現在位置で左旋回させ、検出角度θが(θ2≦θ<θ3)で検出角度φが(φ3≦φ<φ4)のとき停止させ、検出角度θが(θ2≦θ<θ3)で検出角度φが(φ4≦φ<φ7)のとき現在位置で右旋回させる設定となっている。
また、検出角度θが(θ3≦θ<θ5)で検出角度φが(φ<φ3)のとき掃除機本体1を後方に左旋回させ、検出角度θが(θ3≦θ<θ5)で検出角度φが(φ3≦φ<φ4)のとき掃除機本体1を後方に直進させ、検出角度θが(θ3≦θ<θ5)で検出角度φが(φ4≦φ<φ7)のとき後方に右旋回させる設定となっている。
また、ホース4の導出方向Dが、左側又は右側に振れてD0又はD7に近づくほど掃除機本体1の左側又は右側への旋回が速くなるように設定されている。具体的には、左後輪2と右後輪3との回転速度差が大きく設定されている。
次に、本実施の形態の動作を説明する。
掃除機本体1が運転され、ハンドル部5を手に持って吸込口体7が前後に動かされると、その動作に伴って第1の回動接続部8及び第2の回動接続部20が回動する。この回動による回動角度が、距離検出用の回転式ポテンショメータ(ホース回動角度検出部)15及び導出方向検出用の回転式ポテンショメータ(ホース導出方向検出部)16によってそれぞれ検出され、逐次、制御部30に出力される。制御部30は、回転式ポテンショメータ(ホース回動角度検出部)15及び方向検出用の回転式ポテンショメータ(ホース導出方向検出部)16からの各検出信号と制御テーブルとに基づいて、左後輪2及び右後輪3それぞれの速度レベルを決定する。そして、その速度レベルに応じたモータ出力値に基づいてモータドライバ34を介して左側駆動用モータ32及び右側駆動用モータ33をそれぞれ駆動制御する。これにより、掃除機本体1が吸込口体7との間の距離が一定又は所定範囲内に保たれるように自走する。
以下、具体的に説明する。
図15は、この実施の形態1の動作の具体例の説明図で、掃除動作の様子を示した図である。ここでは、ハンドル部5を手に持ち、吸込口体7が基本位置にある状態(図15(a))からそのまま前方に直進させ(図15(b))、その後、直進状態で後退させ(図15(c))、続いて左方向に向けて旋回するように前進させる(図15(d))動作を行う場合について考える。以下、(a)〜(d)のそれぞれにおける掃除機本体1の走行制御動作について順に説明する。
(a)いま、ホース4の導出方向AがA2とA3の間に位置し、ホース4の左右の導出方向DがD3とD4の間に位置しているとき、ホース回動角度検出部15では、θ2≦θ<θ3の範囲の角度θが検出され、ホース導出方向検出部16では、φ3≦φ<φ4の範囲の角度φが検出される。その検出結果を受信した制御部30は、受信した各検出結果と制御テーブル(図12参照)とに基づいて、左後輪2及び右後輪3の速度レベルが共に「0」であることを認識する。したがって、制御部30は左側駆動用モータ32及び右側駆動用モータ33に何ら駆動信号を出力しない。これにより掃除機本体1は停止している。
(b)そして、吸込口体7を前方に直進させ、ホース4の導出方向AがA3とA4の間に位置し、ホース4の左右の導出方向DがD3とD4の間に位置すると、ホース回動角度検出部15ではθ3≦θ<θ4の範囲の角度θが検出され、ホース導出方向検出部16ではφ3≦φ<φ4の範囲の角度φが検出される。この検出結果を受信した制御部30は、受信した各検出結果と角度と制御テーブルとに基づいて、左後輪2及び右後輪3の速度レベルが共に「3」であることを認識し、そのレベルに対応して左側駆動用モータ32及び右側駆動用モータ33とをそれぞれ駆動制御する。これにより掃除機本体1が直進状態で前進して吸込口体7側に近づく。ここで、仮に上記の場合に比べて素早く吸込口体7の前方直進動作が行われ、ホース回動角度検出部15側の検出角度θがθ4≦θ<θ5の範囲にあるとき、制御部30は、左後輪2及び右後輪3の速度レベルが共に「4」であることを認識し、上記の場合に比べて掃除機本体1を素早く前方直進動作させる。
(c)そして、吸込口体7を後方に直進させ、ホース4の導出方向AがA1とA2の間に位置し、ホース4の左右の導出方向DがD3とD4の間に位置すると、ホース回動角度検出部15では、θ1≦θ<θ2の範囲の角度θが検出され、ホース導出方向検出部16では、φ3≦φ<φ4の範囲の角度φが検出される。この検出結果を受信した制御部30は、受信した各検出結果と制御テーブルとに基づいて、左後輪2及び右後輪3の速度レベルが共に「−3」であることを認識し、そのレベルに対応して左側駆動用モータ32及び右側駆動用モータ33とをそれぞれ駆動制御する。これにより掃除機本体1は後方に直進して吸込口体7から離れる。ここで、仮に上記の場合に比べて素早く吸込口体7の後方直進動作が行われ、ホース回動角度検出部15側の検出角度θがθ<θ1の範囲にあるとき、制御部30は、左後輪2及び右後輪3の速度レベルが共に「−4」であることを認識し、上記の場合に比べて掃除機本体1を素早く後方直進動作させる。
(d)続いて、吸込口体7を左方向に向けて旋回するように前進させ、ホース4の導出方向AがA3とA4の間に位置し、ホース4の左右の導出方向DがD2とD3の間に位置すると、ホース回動角度検出部15ではθ3≦θ<θ4の範囲の角度θが検出され、ホース導出方向検出部16ではφ2≦φ<φ3の範囲の角度φが検出される。この検出結果を受信した制御部30は、受信した各検出結果と制御テーブルとに基づいて、左後輪2の速度レベルが「2」及び右後輪3の速度レベルが「3」であることを認識し、そのレベルに対応して左側駆動用モータ32及び右側駆動用モータ33とをそれぞれ駆動制御する。これにより掃除機本体1は前進しながら左旋回する。
ここで、ホース4の導出方向AがA5以上となる場合、すなわちパイプ6が床面に平行に近づく場合(パイプ6とホース4との位置関係がほぼ一直線をなす状態となる場合)、ホース回動角度検出部15では、θ5≦θの範囲の角度θが検出される。この検出結果を受信した制御部30は、受信した検出結果と制御テーブルとに基づいて、左後輪2及び右後輪3の速度レベルが共に「0」であることを認識し、左側駆動用モータ32及び右側駆動用モータ33を駆動させない。すなわち、掃除機本体1を停止させるようにしている。このようにすることで、家具の下などの掃除の際に、掃除機本体1が不必要に前進するのを防止するようになっている。
また、制御部30は、パイプ6が分離された状態にあるときは掃除機本体1の自走機能を停止させる構成となっている。すなわち、掃除機本体1の運転開始時又は運転時においてパイプ着脱検出部17でパイプ離脱が検出されたとき、掃除機本体1に対する吸込口体7の位置に関係なく左側駆動用モータ32及び右側駆動用モータ33の駆動を停止し、掃除機本体1の走行を停止するようにしている。これにより、パイプ6が分離されているとき、掃除機本体1が使用者の意図しない動作を行うのを防止できる。
このように、この実施の形態1によれば、ホース4の軸とパイプ6の軸とを含む平面に垂直な垂直軸8aを軸として、ホース4とパイプ6とを回動自在に接続する第1の回動接続部8を設け、その第1の回動接続部8に設けたホース回動角度検出部15によって吸込口体7と掃除機本体1との間の距離を検出し、その検出信号に基づき掃除機本体1の走行制御を行うようにしたので、従来のように距離検出が行えないといった不都合を防止できる。また、ハンドル部5の動きに応じて掃除機本体1をすばやく的確な位置に追従させることができ、常に快適な掃除動作が可能となる。したがって、使用者の操作負荷を確実に低減することが可能となる。
また、第2の回動接続部20をホース4に連結形成したので、第2の回動接続部20を掃除機本体1に設ける場合に比べて掃除機本体1を小型化でき、狭い空間への収納が安易となる。
実施の形態2.
この実施の形態2では、ホース4が使用者の足元に弛んで邪魔にならないようにするためのホース4の長さ設定に関するものである。
図16は、使用者が静止した状態でハンドル部を握り、腕を前後に動かした場合の人体各部位とハンドル部の移動状態を示した説明図である。なお、図16に示した状態は、特に、ホース4が最適な長さ(必要最小長さ)に設定された状態を示している。
図16において、Lは使用者の身長であり、θは腕を前側および後側に移動させた際の使用者の体の中心軸と腕のなす角度である。一般に掃除する際の使用者の腕の角度(θ)は最大で約±45°の範囲である(矢印方向を正方向とする)。Hは使用者が腕を角度45°まで動かした位置でのハンドル部5の握り高さであり、指節点高(A)、肩峰高(B)とを用いて次式(1)によって算出できる。なお、H1は腕の長さがB−Aであることから(B−A)cos45°で表される。
H=B−(B−A)cos45°・・・・・・・・・・(1)
また、Sは、ハンドル部5を持って腕の角度を前後に45°まで移動させた場合のハンドル部5の移動距離であり次式(2)によって算出できる。
S=2(B−A)sin45°・・・・・・・・・・・(2)
図17および図18は、社団法人人間生活工学研究センター発行の「日本人の人体計測データ1992−1994」のデータから分析したグラフで、図中のL,A,Bは図16のL,A,Bにそれぞれ対応している。このデータは、20〜59歳の男子10667名、女子5835名の身長と指節点高(A)、肩峰高(B)のデータの平均値、上下各5%を除く90%に属するデータの最大値と最小値を参考として作成されたものである。
図19は、体の中心軸と腕のなす角度(θ)が45°のときの身長(L)に対するハンドル部5の握り高さ(H)の関係を示したグラフであり、図20は、身長(L)に対するハンドル部5の移動距離(S)の関係を示したグラフである。
掃除機本体1が常に使用者の間近に位置するように掃除機本体1に対する吸込口体7の位置設定を行って走行制御すると、ホース4の長さによっては使用者の足元に弛んで邪魔になる。したがって、ハンドル部5の往復動作の範囲でホース4の張力が生じない最小のホース長さに設定することにより使い勝手が良好となる。ホース4の長さ設定にあたっては、電気掃除機を利用する大半の使用者に対応することを目的とし、男性の95%を包含する1780mm以下の身長の人を対象として求めることとする。
1780mmの身長の人のハンドル部5の握り高さ(H)は、図19から997mmであり、ハンドル部5の移動距離(S)は図20から924mmであることがわかる。ここで、図16に示すようにハンドル部5と第1の回動接続部8の回動中心P1までの距離(X)を120mm、ホース4の掃除機本体1の接続高さ(I)を90mm、指節点高(A)を806mm、肩峰高(B)を1459mmの場合におけるホース4の最小長さ(Z)を算出すると、式(3)より912mmとなる。ここでホース4の長さZは、第1の回動接続部8の回動中心P1からホース4の湾曲開始位置(ホース側接続部23の湾曲可能な位置)P2までの長さとする。
Z=(H22+D121/2
=[(H−I−X)2 +(S/2)21/2
=[{B−(B−A)cos45゜−I−X}2+{(B−A)sin45°}21/2
・・・・(3)
しかしながら、実際のホース4は湾曲しながら屈曲するため、ホース4の最小長さ(Z)ではハンドル部5の前後往復動作によりホース4に張力が発生してしまう。そこで、次式(4)により求めた値とする。
Z1=Z+C ・・・・(4)
ここで、C:ホース4の最小曲げ半径
このように、ホース長さにホース4の最小曲げ半径程度の長さの余裕を与えることにより、張力の発生をほぼ抑えることができる。したがって、外径約45mmの塩ビホースを例とすると、最小曲げ半径は約80mmであることから、ホース4の長さを最小長さ(Z)912mmにこれを加えた992mmに設定とすることにより、身長1780mmの使用者が静止状態でハンドル部5を前後に往復させてもホース4に張力を発生することがなく、足元で邪魔になることもない、使い勝手の良い電気掃除機を構成することができる。
したがって、実際の掃除動作時に、ハンドル部5とホース4の湾曲開始位置(ホース側接続部23の湾曲可能な位置)P2との間の水平距離(D)を、ハンドル部5の移動距離(S)の半分の長さ462mmに最小曲げ半径程度の長さの余裕分80mmを加えた542mmを加算した距離以下となるように掃除機本体1の自走を制御するようにすれば、ホース4に張力を発生することがなく、足元で邪魔になることもない、使い勝手の良い電気掃除機を構成することができる。なお、水平距離(D)は、ホース4の最小曲げ半径により変化するため、前記算出値542mmに限るものでもなく、ホース4の最小曲げ半径に応じて適宜変更される。
上述のホース4の長さ設定とすると、身長の低い人が使用する場合はホース4の弛みが多くなる。しかし、掃除機本体1の位置を後方に配置することにより弛みが緩和されるため、操作が著しく損なわれることはない。
以上説明したように、ホース4を必要最小長さに構成することにより、ホース4が弛んで床面に接触しにくくなるため、ハンドル部5を左右方向に移動させた際のホース4の動きが遅延なくホース導出方向検出部16に伝わり、ホース4の導出方向を正確に検出することができる。これにより、走行制御を精度良く行うことができる。
また、ホース4が弛んで床面に接触するのを防止できるため、ホース4とパイプ6が接触したことによるホース回動角度検出部15による不正検出や、ホース4が意図しない方向に撓んで左右に振れてしまった場合のホース導出方向検出部16による不正検出を防止することができる。
なお、上記各実施の形態では、パイプ6が分離されている場合を除き、ホース回動角度検出部15及びホース導出方向検出部16の各検出信号に基づいて必ず自走機能が働く形態を例に説明したが、ハンドル部5における電源操作部5aに、駆動用モータ32、33をオンオフするためのオンオフスイッチを設け、必要に応じて自走機能を停止させることができるようにしてもよい。これにより、高所あるいは低所を掃除する場合や、掃除前後において掃除機本体1を引き回したり持ち運んだりする場合に、駆動用モータ30、34を停止状態とすることができる。
なお、上記各実施の形態では、第1の回動接続部8の回動角度を検出するホース回動角度検出部15の回動角度に基づいてホース4とパイプ6との位置関係を把握し、その位置関係と、左側駆動用モータ32及び右側駆動用モータ33の速度レベルとの関係が設定された制御テーブルに基づいて吸込口体7と掃除機本体1との間の距離が予め設定された距離関係となるように掃除機本体1の走行を制御するようにしているが、ホース4とパイプ6との位置関係は、ホース回動角度検出部15の回動角度に基づいて検出する方法に限られたものではなく、ホース4の所定部分とパイプ6の所定部分とがなす角度またはホース4の所定部分とパイプ6の所定部分との間の距離によって検出するようにしてもよい。この場合も、それ対応の制御テーブルを予め作成しておきその制御テーブルに従って走行制御を行うようにすればよい。
なお、ホース4の所定部分とは、具体的には例えばホース4とパイプ6との接続部分からホース4の長さの中心までの間の部分とされ、また、パイプ6の所定部分とは、ホース4とパイプ6との接続部分からパイプ6の長さの中心までの間の部分とされる。このようにホース4とパイプ6との接続部分側の所定部分間の角度または距離を検出するようにすることにより、その接続部分に設けられたハンドル部5を把持しての掃除動作に際し、所定部分間に人体や家具などの障害物が入り込むといった状況を排除でき、検出動作が行えないといった従来の不都合を防止することができる。
所定部分間の距離を検出するものとしては、具体的には次の図21〜図23にそれぞれ示すようにスライド式ポテンショメータ40、マグネット41bと組み合わせて用いられる磁気センサ41a及び超音波センサ42等を用いることができる。なお、図21〜図23では、これらのセンサを第1の回動接続部8に適用した例を示しているが、第2の回動接続部20、第3の回動接続部35に適用しても良い。また、各回動接続部において全て同じセンサを用いてもよいし、適宜組み合わせて用いてももちろん良い。
この発明の実施の形態1を示す掃除機全体の斜視図である。 この発明の実施の形態1を示す掃除機本体を切り離した際の全体斜視図である。 この発明の実施の形態1を示す掃除機全体の側面図である。 この発明の実施の形態1を示すホース回動角度検出部付近の斜視図である。 この発明の実施の形態1における第1の回動接続部の構成例を示す斜視図である。 この発明の実施の形態1おける第1の回動接続部の構成例を示す横断面図である。 この発明の実施の形態1おける第1の回動接続部の構成例を示す前断面図である。 この発明の実施の形態1おける第2の回動接続部の構成例を示す斜視図である。 この発明の実施の形態1おける第2の回動接続部の構成例を示す上断面図である。 この発明の実施の形態1おける第2の回動接続部の構成例を示す横断面図である。 この発明の実施の形態1における制御信号の経路を示す模式図である。 制御テーブルの具体的一例を示す図である。 図12の制御テーブルの説明図(その1)である。 図12の制御テーブルの説明図(その2)である。 掃除動作の様子を示した図である。 使用者が静止した状態でハンドル部を握り、腕を前後に動かした場合の人体各部位とハンドル部の移動状態を示した説明図である。 使用者の身長と指節点高の関係を示すグラフである。 使用者の身長と肩峰高の関係を示すグラフである。 使用者の身長とハンドル部の握り高さの関係を示すグラフである。 使用者の身長とハンドル部の移動距離の関係を示すグラフである。 回動角度を検出するためのセンサの他の構成例を示す図(その1)である。 回動角度を検出するためのセンサの他の構成例を示す図(その2)である。 回動角度を検出するためのセンサの他の構成例を示す図(その3)である。
符号の説明
1 掃除機本体、1a 接続口、2 左後輪、3 右後輪、4 ホース、5 ハンドル部、6 パイプ、7 吸込口体、8 第1の回動接続部、8a 垂直軸、15 ホース回動角度検出部、16 ホース導出方向検出部、17 パイプ着脱検出部、20 第2の回動接続部、30 制御部、32 左側駆動用モータ、33 右側駆動用モータ、35 第3の回動接続部、40 スライド式ポテンショメータ、41a 磁気センサ、42 超音波センサ。

Claims (11)

  1. 電気送風機および電気送風機に連通する集塵室を内蔵する掃除機本体と、
    該掃除機本体に開設された接続口に接続することにより集塵室に連通するホースと、
    該ホースの先端側と連通するパイプと、
    該パイプの先端に接続される吸込口体と、
    前記掃除機本体を移動自在に支持する走行車輪と、
    該走行車輪を駆動する駆動部と、
    ホースとパイプとの位置関係と、該位置関係のときに前記吸込口体と前記掃除機本体との間の距離が予め設定された距離関係となるように前記掃除機本体を走行制御するための前記駆動部の駆動制御値とを対応付けて設定した制御テーブルを予め記憶する記憶部と、
    前記ホースと前記パイプとの位置関係を、前記ホースの所定部分と前記パイプの所定部分とがなす角度または前記ホースの所定部分と前記パイプの所定部分との間の距離によって検出する位置関係検出部と、
    該位置関係検出部の検出結果と、前記記憶部の前記制御テーブルとに基づいて前記駆動部に対する駆動制御値を決定し、該駆動制御値に基づいて前記駆動部を制御する制御部と
    を備えたことを特徴とする電気掃除機。
  2. 前記ホースの軸と前記パイプの軸とを含む平面に垂直な垂直軸を軸として、前記ホースと前記パイプとを回動自在に接続する第1の回動接続部を有し、該第1の回動接続部に前記位置関係検出部を設けたことを特徴とする請求項1記載の電気掃除機。
  3. 前記ホースを、掃除面に平行な面方向に回動自在に前記掃除機本体に接続する第2の回動接続部を有し、
    前記第2の回動接続部に、該第2の回動接続部の回動角度を検出することによって前記ホースの前記掃除機本体に対する導出方向を検出するホース導出方向検出部を設け、
    前記記憶部の前記制御テーブルは、さらに、前記ホース導出方向検出部の検出結果と対応付けて前記駆動部の駆動制御値を設定しており、
    前記制御部は、前記ホース導出方向検出部の検出結果も加味して前記駆動部に対する駆動制御値を決定することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の電気掃除機。
  4. 前記第2の回動接続部を、前記ホースに連結形成したことを特徴とする請求項3記載の電気掃除機。
  5. 前記制御テーブルは、前記ホースの所定部分と前記パイプの所定部分とがなす角度または前記ホースの所定部分と前記パイプの所定部分との間の距離を複数の範囲に分割した位置関係範囲毎、且つ、前記ホースの前記掃除機本体に対する導出方向を複数の範囲に分割したホース導出方向範囲毎に、前記駆動部の駆動制御値が設定されていることを特徴とする請求項3又は請求項4記載の電気掃除機。
  6. 前記制御テーブルにおいて、前記ホースと前記パイプとが、所定の状態から、ほぼ一直線をなす状態となるまでの前記位置関係範囲に対応する駆動制御値が0に設定されていることを特徴とする請求項5記載の電気掃除機。
  7. 前記パイプは途中で分離可能に構成され、前記パイプの分離・接続状態を検出する検出部を備えており、前記制御部は、前記検出部で分離が検出されたとき前記駆動部を駆動しないことを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れかに記載の電気掃除機。
  8. 前記予め設定された距離関係とは、吸込口体と掃除機本体との間の距離を一定又は所定範囲内に保つことであることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れかに記載の電気掃除機。
  9. 前記ホースの長さZ1を、次式から求められる値に設定したことを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れかに記載の電気掃除機。
    Z1=[{B−(B−A)cos45゜−I−X}2+{(B−A)sin45°}21/2 + C
    ここで、I:ホースの掃除機本体の接続高さ、X:ハンドル部と第1の回動接続部の回動中心までの距離、A:対象とする使用者のうち身長が最大の使用者の指節点高、B:対象とする使用者のうち身長が最大の使用者の肩峰高、C:ホースの最小曲げ半径
  10. 前記制御部は、前記吸込口体と前記掃除機本体との間の距離が予め設定された距離関係を保つように前記駆動部を制御するのに代えて、ハンドル部とホースの湾曲開始位置との間の水平距離(D)を、ハンドル部を持って腕の角度を前後に45°まで移動させた場合のハンドル部の移動距離(S)の半分の長さに、ホースの最小曲げ半径(C)を加算した距離以下となるように前記駆動部を制御することを特徴とする請求項9記載の電気掃除機。
  11. 前記位置関係検出部を、回転式ポテンショメータ、スライド式ポテンショメータ、磁気センサ及び超音波センサの何れかで構成したことを特徴とする請求項1乃至請求項10の何れかに記載の電気掃除機。
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