JP4553718B2 - イオン発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、イオン発生装置に関するものであり、特に、移動手段を備えて自動走行が可能なイオン発生装置に関する。

近年、清潔で快適な居住空間を実現するための技術として、特に居住空間内の空気を清浄化する技術の開発が望まれている。このような空気の清浄化には、対象となる空気を吸い込んでフィルタに通して吹き出す循環気流を生じさせ、この循環気流に存在する浮遊物をフィルタにて捕捉するように構成した空気清浄機が広く使用されている。

一方、居住空間内にイオンを放出することにより、居住空間内の空気を清浄化する空気清浄機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この空気清浄機は、対象となる空間に気流を放出する通気路の中途に正イオン及び負イオンを発生するイオン発生装置を配置し、発生したイオンを気流によって放出する構成としている。空気中に放出されたイオンは、浮遊粒子を不活性化し、浮遊細菌を死滅させるので、空気全体の清浄化効果が得られる。

このようなイオン発生装置を備えた空気清浄機は、例えば室内の床面上に載置されて使用され、又は室内の壁面に固定されて使用される場合が多い。従って、空気清浄機は、発生したイオンを室内の広い空間へより効率よく放出するために、送風ファンを用いてイオンを吹き出すように構成されている。
特開２００２−９５７３１号公報

しかし、イオンの存在寿命時間は数ｍ秒から数秒と短いので、家具が配置されていない室内においても、各イオンが存在寿命時間内に室内の隅に到達することは現実的には不可能であり、空気を清浄化するために必要な量のイオンを室内の隅々に散布することは非常に困難であるという問題を有している。また、通常、室内には複数の家具が複雑に配置されているので、各家具の陰に対流による空気の入れ替えが生じない空気の淀みが発生することはやむを得ないが、このような箇所にまで効率よくイオンを散布することは困難である。

一方、イオン発生装置を搭載した掃除機も実用化されているが、本体部に設けられたイオンの吹き出し口を清掃中に室内の隅々に使用者が意図して向けることはしないのでイオンの散布状態は、固定されて使用される空気清浄機と大差はない。また、動作中の掃除機は、定位置に存在する時間が非常に短く、例えば６畳の室内を清掃する時間は５分程度であるので、掃除機によって室内の隅々に効果的にイオンを散布できると考えることは現実的には不可能である。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、周囲の障害物を回避しながら移動することにより、周囲の障害物を回避した移動経路を作成し、作成した移動経路上を移動し続けることができるようにして、障害物を確実に回避しつつ室内のより隅々までイオンを放出することが可能なイオン発生装置を提供することにある。

本発明に係るイオン発生装置は、正イオン及び／又は負イオンを発生するイオン発生装置において、超音波センサ及び接触センサを含み、周囲の障害物を検出する検出手段と、該検出手段が検出した障害物を回避して移動する移動手段と、路面を検出して移動軌跡を追跡する追跡手段と、該追跡手段で追跡した移動軌跡上の各点及び前記検出手段で検出した障害物までの距離に基づいて障害物情報を取得する取得手段と、該取得手段で取得した障害物情報が示す障害物から所定の距離を隔てた位置を移動経路として作成する作成手段とを備え、前記移動手段は、前記作成手段が作成した移動経路上を移動するように構成してあることを特徴とする。

本発明によれば、正イオン及び／又は負イオンを発生するイオン発生装置は、超音波センサ及び接触センサを含み、周囲の障害物を検出する検出手段と、検出した障害物を回避して移動する移動手段と、路面を検出して移動軌跡を追跡する追跡手段と、追跡した移動軌跡上の各点及び検出した障害物までの距離に基づいて障害物情報を取得する取得手段と、取得した障害物情報が示す障害物から所定の距離を隔てた位置を移動経路として作成する作成手段とを備える。イオン発生装置は、周囲の障害物を検出し、検出した障害物を回避しつつ移動する。追跡した移動軌跡上の各点及び障害物までの距離に基づいて障害物情報を取得して、取得した障害物情報が示す障害物から所定の距離を隔てた位置を移動経路とすることで障害物を回避した移動経路を作成し、作成した移動経路上を移動するように構成してあるので、例えば、室内に配置されている家具及び壁面等の固定された障害物を確実に回避しながら室内の隅々まで移動して室内のより広い領域へイオンを放出することが可能となる。

本発明に係るイオン発生装置は、前記移動手段は、少なくとも３つの車輪と、前記検出手段が検出した障害物に応じて前記車輪のうちの少なくとも２つの車輪の回転を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、イオン発生装置が少なくとも３つの車輪を備え、検出した周囲の障害物に応じて前記車輪のうちの少なくとも２つの車輪の回転を制御することにより、周囲の障害物を精度よく回避しながら移動することが可能となる。

本発明に係るイオン発生装置は、前記追跡手段が追跡する移動軌跡に基づいて、前記移動手段のスリップによる移動位置のずれを検出する位置ずれ検出手段を備え、前記作成手段は、前記位置ずれ検出手段が検出した移動位置のずれを補正した移動経路を作成するように構成してあることを特徴とする。

本発明によれば、移動軌跡を追跡し、追跡する移動軌跡に基づいてスリップによる移動位置のずれを検出した場合、検出した移動位置のずれを補正した移動経路を作成する。よって、周囲の障害物を回避した移動経路を作成する際にスリップが生じた場合であっても、周囲の障害物を確実に回避できる移動経路を作成することが可能となる。

本発明に係るイオン発生装置は、発生した正イオン及び／又は負イオンを外部へ吹き出す送風ファンを備えることを特徴とする。

本発明によれば、発生した正イオン及び／又は負イオンを外部へ吹き出す送風ファンを備えることにより、例えば、室内の床面上を移動する場合であっても、発生したイオンを天井方向へ吹き出すことによって室内のより隅々までイオンを放出することが可能となる。

本発明では、正イオン及び／又は負イオンを発生するイオン発生装置が検出手段、移動手段、追跡手段、取得手段及び作成手段を備え、周囲の障害物を検出し、検出した障害物を回避しつつ移動する。よって、周囲の障害物を回避しながら室内の隅々まで移動することができるので、イオンの発生箇所から室内の隅までの距離が短くなり、より多くの量のイオンを室内のより広い領域へ散布することができる。また、複雑に配置された家具の隙間に入り込める大きさに構成すれば、従来の固定式のイオン発生装置ではイオンが到達できなかった空間にも効率よくイオンを散布することができる。また、追跡した移動軌跡上の各点及び検出した障害物までの距離に基づいて障害物情報を取得し、取得した障害物情報が示す障害物から所定の距離を隔てた位置を移動経路として作成し、作成した移動経路上を移動するように構成してあるので、例えば、室内に配置されている家具及び壁面等の固定された障害物を確実に回避しながら室内の隅々まで移動することができる。また、室内の家具の配置は頻繁に変更されるものではないため一旦作成した移動経路を記憶しておいて再利用する場合には、周囲の障害物を検出する検出処理による処理負担を軽減することができる。

本発明では、イオン発生装置が少なくとも３つの車輪を備え、検出した周囲の障害物に応じて前記車輪のうちの少なくとも２つの車輪の回転を制御することにより、周囲の障害物を精度よく回避しながら室内の隅々まで移動することができる。これにより、より多くの量のイオンを室内のより広い領域へ散布することができる。

本発明では、移動軌跡を追跡し、追跡する移動軌跡に基づいてスリップによる移動位置のずれを検出した場合、検出した移動位置のずれを補正した移動経路を作成する。よって、周囲の障害物を回避した移動経路を作成する際にスリップが生じた場合であっても、周囲の障害物を確実に回避できる移動経路を作成することができる。

本発明では、発生した正イオン及び／又は負イオンを外部へ吹き出す送風ファンを備えることにより、例えば、室内の床面上を移動する場合であっても、発生したイオンを天井方向へ吹き出すことによって室内のより隅々までイオンを放出することができる。

以下に、本発明をその実施形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施形態１）
図１は実施形態１に係るイオン発生装置の構成例を示す模式的平面図であり、図１（ａ）に上面を、図１（ｂ）に下面をそれぞれ示している。

実施形態１に係るイオン発生装置１は、板状の基板上にイオン発生装置１を構成するハードウェア各部を搭載した装置本体１０と、装置本体１０の両側面に回転自在に対向して支持された車輪１６，１８と、車輪１６，１８を補助すべく装置本体１０の下面に配置された補助輪１９とを備えている。車輪１６，１８の回転軸は、図１における上下方向の軸であるため、イオン発生装置１は図１中の左側を前方として移動する。なお、以下では、図１（ａ），（ｂ）中の左側を前方とし、図１（ａ）中の上側及び下側をそれぞれ右側及び左側として説明する。

装置本体１０の前面は左右の角が切り欠かれており、左側の切欠面、前面及び右側の切欠面のそれぞれに、接触センサ（検出手段）１２ｌ，１２ｆ，１２ｒが取り付けられている。また、装置本体１０の前面の適宜箇所には２つのスプリング１１ａ，１１ａが設けられており、これらを介してバンパ１１が取り付けられている。これにより、イオン発生装置１が前進中に障害物に接触した場合、障害物に接触したバンパ１１の接触位置の近傍に設けてある接触センサ１２ｌ（又は１２ｆ，１２ｒ）によりバンパ１１が障害物から受けた荷重を検出することができる。

装置本体１０の上面には、車輪１６，１８の回転軸上に車輪１６，１８のそれぞれを回転させるための駆動モータ１５，１７が搭載されており、駆動モータ１５，１７のそれぞれが車輪１６，１８を制御することにより車輪１６，１８を各別に回転させることができる。また、装置本体１０の上面には、ＣＰＵ又はＭＰＵ等からなる制御部を備えた主制御ユニット１３、主制御ユニット１３からの指示に従って駆動モータ１５，１７を制御する駆動制御ユニット１４、バッテリ２０、イオン発生装置１を構成するハードウェア各部にバッテリ２０からの電源を供給し、バッテリ２０への充電を制御する電源制御ユニット２１、正イオン及び／又は負イオンを発生するイオン発生ユニット２２等が搭載されている。

主制御ユニット１３は、イオン発生装置１を本発明のイオン発生装置として動作させるために必要な各種の制御プログラムを予め格納してあるＲＯＭ、ＲＡＭ等を有しており、制御部がＲＯＭに格納されている制御プログラムをＲＡＭに読み出して順次実行することにより、本発明のイオン発生装置としての動作を実現する。また、主制御ユニット１３は、コンパクトフラッシュ（登録商標）カード（以下、ＣＦカードという）１３ａへのアクセスが可能なリーダ・ライタを備えており、所定の挿入口から装着されたＣＦカード１３ａとの間でデータの読出し及び書込みを行なうことができる。

主制御ユニット１３は、接触センサ１２ｌ，１２ｆ，１２ｒと接続されており、接触センサ１２ｌ，１２ｆ，１２ｒが検出したバンパ１１に加えられた荷重を示す検出信号を取得し、取得した検出信号に基づいてイオン発生装置１の移動方向及び移動速度等を決定する。また、主制御ユニット１３は、決定した移動方向及び移動速度等に従って駆動制御ユニット１４を制御する。駆動制御ユニット（制御手段）１４は、主制御ユニット１３からの指示に従って駆動モータ１５，１７のそれぞれの回転速度及び回転方向等を制御する２つのモータドライバ（図示せず）を備えており、それぞれの駆動モータ１５，１７を適切に駆動させることによって車輪１６，１８を各別に適切な回転速度及び回転方向に回転させることができる。

イオン発生ユニット２２は、図示していないが、例えば、一方の端部が閉じられた円筒状の誘電体であるガラス管の外周面に沿って接地電極が配置され、内周面に沿って印加電極が配置されて構成されている。印加電極には高周波回路が接続されており、接地電極を接地電位として印加電極には高周波回路により交流電圧が印加される。印加電極に交流高電圧が印加されると、メッシュ状の接地電極の端面が強電界になり、接地電極からプラズマ放電が生じ、これが空気中の酸素及び水蒸気を電離してイオンを発生させる。

上述した構成のイオン発生装置１において、ハードウェア各部は電源制御ユニット２１から供給されるバッテリ２０からの電力によって動作しており、主制御ユニット１３が、接触センサ１２ｌ，１２ｆ，１２ｒから出力される検出信号に従ってイオン発生装置１の移動方向及び移動速度を決定し、決定した移動方向及び移動速度に従って駆動制御ユニット１４を制御する。また、駆動制御ユニット１４が、主制御ユニット１３からの指示に従って駆動モータ１５，１７を適切に駆動させて車輪１６，１８を適切な回転速度及び回転方向に回転させることにより、イオン発生装置１が障害物を回避しながら適切に移動することができる。

以下に、上述した構成のイオン発生装置１による室内での移動動作について説明する。図２は実施形態１に係るイオン発生装置１による移動動作の際の主制御ユニット１３による処理の手順を示すフローチャートである。なお、以下の処理は、主制御ユニット１３に内蔵されたＲＯＭに格納されている制御プログラムに従って主制御ユニット１３が上述したようなハードウェア各部を制御することにより実行される。

イオン発生装置１は、図示しないスタートボタンをユーザが操作することにより電源制御ユニット２１によってバッテリ２０からの電力がハードウェア各部へ供給されて動作を開始する。動作を開始したイオン発生装置１において、主制御ユニット１３は、イオン発生ユニット２２によるイオンの発生処理を開始させると共に、接触センサ１２ｌ，１２ｆ，１２ｒからの検出信号の取得を開始する。

主制御ユニット１３は、接触センサ１２ｆからの検出信号に基づいて前方に障害物が有るか否かを判断する（Ｓ１）。主制御ユニット１３は、前方に障害物が無いと判断した場合（Ｓ１：ＮＯ）、駆動制御ユニット１４によって駆動モータ１５，１７を介して車輪１６，１８の回転方向を適切に制御することによりイオン発生装置１を進行方向に前進させる（Ｓ２）。

主制御ユニット１３は、前方に障害物が有ると判断した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、接触センサ１２ｒからの検出信号に基づいて右側に障害物が有るか否かを判断する（Ｓ３）。主制御ユニット１３は、右側に障害物が無いと判断した場合（Ｓ３：ＮＯ）、駆動制御ユニット１４によって駆動モータ１５，１７を介して車輪１６，１８の回転方向を適切に制御することによりイオン発生装置１を右へ方向転換（右折）させ、更に右折した後に前進させる（Ｓ４）。

主制御ユニット１３は、ステップＳ１へ処理を戻し、前方及び右側に障害物が有ると判断した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、接触センサ１２ｌからの検出信号に基づいて左側に障害物が有るか否かを判断する（Ｓ５）。主制御ユニット１３は、左側に障害物が無いと判断した場合（Ｓ５：ＮＯ）、駆動制御ユニット１４によって駆動モータ１５，１７を介して車輪１６，１８の回転方向を適切に制御することによりイオン発生装置１を左へ方向転換（左折）させ、更に左折した後に前進させる（Ｓ６）。

主制御ユニット１３は、ステップＳ１へ処理を戻し、前方、右側及び左側に障害物が有ると判断した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、駆動制御ユニット１４によって駆動モータ１５，１７を介して車輪１６，１８の回転方向を適切に制御することによりイオン発生装置１を後方へ後退させる（Ｓ７）。主制御ユニット１３は、接触センサ１２ｒからの検出信号に基づいて右側に障害物が有るか否かを判断し（Ｓ８）、右側に障害物が無くなるまで後退を継続する。即ち、主制御ユニット１３は、右側に障害物が有ると判断した場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、後退を継続し（Ｓ７）、右側に障害物が無いと判断した場合（Ｓ８：ＮＯ）、駆動制御ユニット１４によって駆動モータ１５，１７を介して車輪１６，１８の回転方向を適切に制御することによりイオン発生装置１を右折させ、更に右折した後に前進させる（Ｓ９）。

主制御ユニット１３は、図示しないストップボタンをユーザが操作することにより電源制御ユニット２１によるハードウェア各部への電力供給の終了等によって、上述した処理の終了が指示されたか否かを判断しており（Ｓ１０）、終了が指示されていない場合（Ｓ１０：ＮＯ）、ステップＳ１へ処理を戻し、上述したステップＳ１〜Ｓ９までの処理を繰り返す。主制御ユニット１３は、上述した処理の終了が指示されたと判断した場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、処理を終了してイオン発生装置１を停止させる。

上述したように、主制御ユニット１３は、接触センサ１２ｌ，１２ｆ，１２ｒからの検出信号に基づいて前方の障害物との接触を検出しているので、前方の障害物と接触した場合にイオン発生装置１を障害物の無い方向へ方向転換させて周囲の障害物を回避しながら室内の隅まで移動させることができる。これにより、イオン発生ユニット２２のイオン放出口から室内の隅までの距離が短くなり、室内の空気を清浄化するために必要な量のイオンを室内の隅々に散布することができる。また、イオン発生装置１は、例えばベッドの下のように従来の固定式のイオン発生装置ではイオンが到達できなかった空間にも入り込めるので、家具の隙間にも効率よくイオンを散布することができる。

上述した実施形態１では、イオン発生装置１を移動させる構成として２つの車輪１６，１８と補助輪１９とを備えた構成について説明したが、装置本体１０に取り付けられる車輪の数は３つに限定されるものではなく、イオン発生装置１の使用が想定される室内の状況を考慮した数の車輪を備えればよい。また、車輪に限られず、例えばクローラを用いて移動する構成とすることもできる。

（実施形態２）
以下に、実施形態２におけるイオン発生装置について詳述する。なお、本実施形態２のイオン発生装置１は、上述した実施形態１のイオン発生装置１と同様の構成を有しており、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図３は実施形態２に係るイオン発生装置の構成例を示す模式的平面図であり、図３（ａ）に上面を、図３（ｂ）に下面をそれぞれ示している。

実施形態２に係るイオン発生装置１は、図１で示す各構成のほかに、装置本体１０の左側面に左側の障害物までの距離を検出する超音波センサ２３ｌと、装置本体１０の上面に前方の障害物までの距離を検出する超音波センサ２３ｆと、装置本体１０の右側面に右側の障害物までの距離を検出する超音波センサ２３ｒと、装置本体１０の下面に移動軌跡を追跡する光学式路面センサ（追跡手段）２４とを備えている。

主制御ユニット１３は、超音波センサ（検出手段）２３ｌ，２３ｆ，２３ｒと接続されており、超音波センサ２３ｌ，２３ｆ，２３ｒがそれぞれ検出したイオン発生装置１の左側、前方及び右側の障害物までの距離を示す検出信号と、接触センサ１２ｌ，１２ｆ，１２ｒからの検出信号とに基づいてイオン発生装置１の移動方向及び移動速度等を決定する。

また、主制御ユニット１３は、光学式路面センサ２４と接続されており、光学式路面センサ２４が検出した移動軌跡を示す検出信号と、超音波センサ２３ｌ，２３ｆ，２３ｒが検出した障害物までの距離を示す検出信号とに基づいて、障害物を回避した移動経路（走行路）を作成する作成手段として動作する。従って、主制御ユニット１３は、作成した走行路上を走行するように駆動制御ユニット１４を制御し、駆動制御ユニット１４は、主制御ユニット１３からの指示に従って駆動モータ１５，１７のそれぞれの回転速度及び回転方向等を制御する。

具体的には、主制御ユニット１３は、イオン発生装置１が未知の環境で移動を行なう場合、即ち、室内において障害物を回避した走行路を作成する場合、接触センサ１２ｌ，１２ｆ，１２ｒからの検出信号及び超音波センサ２３ｌ，２３ｆ，２３ｒからの検出信号に基づいて、周囲の障害物から例えば２０ｃｍ程度の距離を隔てて走行するように駆動制御ユニット１４を制御する。そして、障害物に対して例えば１５ｃｍ以下まで接近した場合には障害物から離れる方向へ走行し、障害物に対して例えば２５ｃｍ以上離れた場合には障害物に近付く方向へ走行するように駆動制御ユニット１４を制御する。

このような主制御ユニット１３からの制御に従って駆動制御ユニット１４が駆動モータ１５，１７を適切に駆動させることにより、イオン発生装置１は、障害物からの距離を１５ｃｍ〜２５ｃｍに維持しつつ室内の隅々まで移動することができる。従って、障害物からの距離を１５ｃｍ〜２５ｃｍに維持しつつ移動するイオン発生装置１において、主制御ユニット１３は、光学式路面センサ２４が検出する移動軌跡上の各位置を原点（現在位置）として、超音波センサ２３ｌ，２３ｆ，２３ｒからのサンプリングデータをアフィン変換することにより角度データを反映させ、ワールド座標系での障害物の位置、形状情報を示す障害物情報を作成する。

図４は障害物情報を示す模式図である。図４中ｘ又はｙで示す方向をそれぞれ主制御ユニット１３が作成した障害物情報におけるｘ軸又はｙ軸として示す。図４においては、中央位置に光学式路面センサ２４が検出した移動軌跡に従った走行路Ｒが示されており、走行路Ｒの周囲を取り囲むように障害物Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４が存在することが分かる。このような障害物情報によって、走行路Ｒだけでなく室内における家具の配置及び壁面の正確な位置情報を取得することができる。

なお、主制御ユニット１３は、光学式路面センサ２４からの検出信号に基づいて、車輪１６，１８のスリップによる走行位置のずれを検出する位置ずれ検出手段としても動作しており、走行位置のずれを検出した場合、検出したずれを補正した障害物情報を生成する。これにより、より正確な障害物の位置情報を生成することができるので、より確実に障害物を回避した走行路を作成することができる。

ここで、光学式路面センサ２４は０．０１秒毎（１００Hz）にサンプリングデータを取得し、超音波センサ２３ｌ，２３ｆ，２３ｒは光学式路面センサ２４のサンプリングのタイミングに同期して０．０５秒毎（２０Hz）にサンプリングデータを取得する。主制御ユニット１３は、これらのセンサから取得した検出信号を平滑化して０．１秒毎（１０Hz）の基準時間サンプリングデータを生成する。このとき、イオン発生装置１の移動速度を１０ｃｍ／秒とすると、１０Hzのサンプリングにより得られる障害物のサンプリング精度は１ｍｍとなる。

従って、主制御ユニット１３は、１ｍｍ精度で得られた図４に示す障害物情報に対して、１０ｃｍ角の升目に圧縮する処理を行なって各１０ｃｍ角の升目を基準セルとした障害物情報を生成し、図５に示すような障害物情報を取得する。なお、図５は室内を２０×２０セルに分割して各セル上に障害物が有るか否かを示している。また、イオン発生装置１は、各セル単位で移動するように制御される。

図５に示すような障害物情報を取得した主制御ユニット１３は、障害物情報が示す家具及び壁面等の障害物を回避した走行路を作成する。具体的には、主制御ユニット１３は、図５に示す障害物情報が示す障害物から所定数のセルを隔てた位置を走行路として選択する。本実施形態では、主制御ユニット１３は、障害物から２セルを隔てた位置のセルを選択していき、図６に示すような走行路情報Ｒを取得する。なお、障害物から隔てるセルの数は２に限られず１つであってもよく、図４に示すように各センサからの検出信号に基づいて生成された障害物情報に対して行なう圧縮処理の圧縮率に応じて変更すればよい。

図６に示す走行路情報Ｒは、主制御ユニット１３に内蔵されたＲＡＭ内では、図７に示すような走行路テーブルとして記憶される。図７に示す走行路テーブルでは、ｘ座標及びｙ座標で示される各セルに対応して、各セル上に到達した場合の次の進行方向が登録されている。なお、進行方向は、現在の進行方向に対して直進を“０”とし、右折を“２”とし、後退を“４”とし、左折を“６”として表現してある。

このような走行路テーブルを有する主制御ユニット１３は、イオン発生装置１が位置するセルの座標に基づいて、進行方向を変更すべきか否かを判断し、必要に応じて進行方向を変更することによって障害物を回避しつつ室内の隅々まで移動することができる。

以下に、上述した構成のイオン発生装置１による走行路情報Ｒの作成処理について説明する。イオン発生装置１が未知の室内環境で起動された場合、主制御ユニット１３は、まず、室内における障害物を回避した走行路を作成するために、接触センサ１２ｌ，１２ｆ，１２ｒからの検出信号及び超音波センサ２３ｌ，２３ｆ，２３ｒからの検出信号に基づいて、周囲の障害物から２０ｃｍ程度の距離を隔てて走行するように駆動制御ユニット１４を制御する。

図８は実施形態２に係るイオン発生装置１による移動動作の際の主制御ユニット１３による処理の手順を示すフローチャートである。なお、以下の処理は、主制御ユニット１３に内蔵されたＲＯＭに格納されている制御プログラムに従って主制御ユニット１３が上述したようなハードウェア各部を制御することにより実行される。また、ここでは、イオン発生装置１は障害物に対して１５ｃｍ以上の間隔を維持して移動することとし、以下のような移動処理と並行して、主制御ユニット１３は各センサからの検出信号を取得する。

イオン発生装置１は、図示しないスタートボタンをユーザが操作することにより電源制御ユニット２１によってバッテリ２０からの電力がハードウェア各部へ供給されて動作を開始する。動作を開始したイオン発生装置１において、主制御ユニット１３は、イオン発生ユニット２２によるイオンの発生処理を開始させると共に、超音波センサ２３ｌ，２３ｆ，２３ｒ及び接触センサ１２ｌ，１２ｆ，１２ｒからの検出信号の取得を開始する。なお、以下では、主制御ユニット１３が超音波センサ２３ｌ，２３ｆ，２３ｒからの検出信号に基づいて周囲の障害物との距離を計測する構成について説明するが、接触センサ１２ｌ，１２ｆ，１２ｒからの検出信号に基づいて周囲の障害物との接触状況も検出することにより、高速な移動体との接触も検知することができる。

主制御ユニット１３は、超音波センサ２３ｆからの検出信号に基づいて前方の障害物との距離を計測しており、前方の障害物との距離が１５ｃｍ以下であるか否かを判断する（Ｓ１１）。主制御ユニット１３は、前方の障害物との距離が１５ｃｍ以下でないと判断した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、駆動制御ユニット１４によって駆動モータ１５，１７を介して車輪１６，１８の回転方向を適切に制御することによりイオン発生装置１を進行方向に前進させる（Ｓ１２）。

主制御ユニット１３は、前方の障害物との距離が１５ｃｍ以下であると判断した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、超音波センサ２３ｒからの検出信号に基づいて右側の障害物との距離が１５ｃｍ以下であるか否かを判断する（Ｓ１３）。主制御ユニット１３は、右側の障害物との距離が１５ｃｍ以下でないと判断した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、駆動制御ユニット１４によって駆動モータ１５，１７を介して車輪１６，１８の回転方向を適切に制御することによりイオン発生装置１を右折させ、更に右折した後に前進させる（Ｓ１４）。

主制御ユニット１３は、ステップＳ１１へ処理を戻し、前方及び右側の障害物との距離が１５ｃｍ以下であると判断した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、超音波センサ２３ｌからの検出信号に基づいて左側の障害物との距離が１５ｃｍ以下であるか否かを判断する（Ｓ１５）。主制御ユニット１３は、左側の障害物との距離が１５ｃｍ以下でないと判断した場合（Ｓ１５：ＮＯ）、駆動制御ユニット１４によって駆動モータ１５，１７を介して車輪１６，１８の回転方向を適切に制御することによりイオン発生装置１を左折させ、更に左折した後に前進させる（Ｓ１６）。

主制御ユニット１３は、ステップＳ１１へ処理を戻し、前方、右側及び左側の障害物との距離が１５ｃｍ以下であると判断した場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、駆動制御ユニット１４によって駆動モータ１５，１７を介して車輪１６，１８の回転方向を適切に制御することによりイオン発生装置１を後方へ後退させる（Ｓ１７）。主制御ユニット１３は、超音波センサ２３ｒからの検出信号に基づいて右側の障害物との距離が１５ｃｍ以下であるか否かを判断し（Ｓ１８）、右側の障害物との距離が１５ｃｍ以下でなくなるまで後退を継続する。即ち、主制御ユニット１３は、右側の障害物との距離が１５ｃｍ以下であると判断した場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、後退を継続し（Ｓ１７）、右側の障害物との距離が１５ｃｍ以下でないと判断した場合（Ｓ１８：ＮＯ）、駆動制御ユニット１４によって駆動モータ１５，１７を介して車輪１６，１８の回転方向を適切に制御することによりイオン発生装置１を右折させ、更に右折した後に前進させる（Ｓ１９）。

主制御ユニット１３は、図示しないストップボタンをユーザが操作することにより電源制御ユニット２１によるハードウェア各部への電力供給の終了等によって、上述した処理の終了が指示されたか否かを判断しており（Ｓ２０）、終了が指示されていない場合（Ｓ２０：ＮＯ）、ステップＳ１１へ処理を戻し、上述したステップＳ１１〜Ｓ１９までの処理を繰り返す。主制御ユニット１３は、上述した処理の終了が指示されたと判断した場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、処理を終了してイオン発生装置１を停止させる。

上述したように、障害物から１５ｃｍ以上の距離を維持した走行を行なうイオン発生装置１において、主制御ユニット１３は、光学式路面センサ２４及び超音波センサ２３ｌ，２３ｆ，２３ｒからの検出信号を順次取得し、取得した検出信号に基づいて、図４に示すような障害物情報を作成する。そして、主制御ユニット１３は、図４に示す障害物情報に所定の圧縮率の圧縮処理を行ない、図５に示すように、室内を２０×２０セルに分割して各セル上に障害物が有るか否かを示す障害物情報を作成する。

以下に、図５に示す障害物情報を取得したイオン発生装置１による走行路情報Ｒの生成処理について説明する。図９乃至図１１はイオン発生装置１による走行路情報Ｒの生成処理の手順を示すフローチャートである。なお、以下の処理は、主制御ユニット１３に内蔵されたＲＯＭに格納されている制御プログラムに従って主制御ユニット１３が上述したようなハードウェア各部を制御することにより実行される。また、ここでは、障害物から２セルを隔てた位置のセルを走行路とする。

主制御ユニット１３は、障害物情報に基づいて走行路情報Ｒを生成する場合、制御部内のｘ座標レジスタ及びｙ座標レジスタの値を０に初期化する（Ｓ２１）。なお、図９乃至図１１のフローチャートにおいてはｘ座標レジスタの値を“ｘ”、ｙ座標レジスタの値を“ｙ”、各セルを“セル（ｘ，ｙ）”として表示してある。また、各セル（ｘ，ｙ）のセル状況は、障害物が有る場合はセル（ｘ，ｙ）＝２、障害物が無い場合はセル（ｘ，ｙ）＝０、走行路として設定された場合はセル（ｘ，ｙ）＝１として主制御ユニット１３に内蔵されたＲＡＭに格納される。

主制御ユニット１３は、セル（ｘ，ｙ）上に障害物が有るか否か、即ちセル（ｘ，ｙ）＝２であるか否かを判断する（Ｓ２２）。ここでは、ｘ＝０、ｙ＝０であるのでセル（０，０）＝２であるか否かを判断する。主制御ユニット１３は、セル（ｘ，ｙ）＝２でないと判断した場合（Ｓ２２：ＮＯ）、ステップＳ４５まで処理をスキップし、セル（ｘ，ｙ）＝２であると判断した場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、セル（ｘ＋３，ｙ）上に障害物が有るか否か、即ちセル（ｘ＋３，ｙ）＝２であるか否かを判断する（Ｓ２３）。主制御ユニット１３は、セル（ｘ＋３，ｙ）＝２でないと判断した場合（Ｓ２３：ＮＯ）、セル（ｘ＋３，ｙ）を走行路に指定し（Ｓ２４）、セル（ｘ＋３，ｙ）＝１をＲＡＭに格納する。

主制御ユニット１３は、セル（ｘ＋３，ｙ）＝２であると判断した場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、ステップＳ２４の処理をスキップし、セル（ｘ＋３，ｙ＋１）上に障害物が有るか否か、即ちセル（ｘ＋３，ｙ＋１）＝２であるか否かを判断する（Ｓ２５）。主制御ユニット１３は、セル（ｘ＋３，ｙ＋１）＝２でないと判断した場合（Ｓ２５：ＮＯ）、セル（ｘ＋３，ｙ＋１）を走行路に指定し（Ｓ２６）、セル（ｘ＋３，ｙ＋１）＝１をＲＡＭに格納し、セル（ｘ＋３，ｙ＋１）＝２であると判断した場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、ステップＳ２６の処理をスキップする。

主制御ユニット１３は、セル（ｘ，ｙ＋３）上に障害物が有るか否か、即ちセル（ｘ，ｙ＋３）＝２であるか否かを判断し（Ｓ２７）、セル（ｘ，ｙ＋３）＝２でないと判断した場合（Ｓ２７：ＮＯ）、セル（ｘ，ｙ＋３）を走行路に指定し（Ｓ２８）、セル（ｘ，ｙ＋３）＝１をＲＡＭに格納する。また、主制御ユニット１３は、セル（ｘ，ｙ＋３）＝２であると判断した場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）、ステップＳ２８の処理をスキップし、セル（ｘ＋１，ｙ＋３）上に障害物が有るか否か、即ちセル（ｘ＋１，ｙ＋３）＝２であるか否かを判断する（Ｓ２９）。

主制御ユニット１３は、セル（ｘ＋１，ｙ＋３）＝２でないと判断した場合（Ｓ２９：ＮＯ）、セル（ｘ＋１，ｙ＋３）を走行路に指定し（Ｓ３０）、セル（ｘ＋１，ｙ＋３）＝１をＲＡＭに格納し、セル（ｘ＋１，ｙ＋３）＝２であると判断した場合（Ｓ２９：ＹＥＳ）、ステップＳ３０の処理をスキップする。

次に主制御ユニット１３は、セル（ｘ＋１，ｙ）が走行路に指定されているか否か、即ちセル（ｘ＋１，ｙ）＝１であるか否かを判断し（Ｓ３１）、セル（ｘ＋１，ｙ）＝１であると判断した場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、セル（ｘ＋１，ｙ）を走行路から除去し（Ｓ３２）、セル（ｘ＋１，ｙ）＝０をＲＡＭに格納する。主制御ユニット１３は、セル（ｘ＋１，ｙ）＝１でないと判断した場合（Ｓ３１：ＮＯ）、ステップＳ３２の処理をスキップし、セル（ｘ，ｙ＋１）が走行路に指定されているか否か、即ちセル（ｘ，ｙ＋１）＝１であるか否かを判断する（Ｓ３３）。

主制御ユニット１３は、セル（ｘ，ｙ＋１）＝１であると判断した場合（Ｓ３３：ＹＥＳ）、セル（ｘ，ｙ＋１）を走行路から除去し（Ｓ３４）、セル（ｘ，ｙ＋１）＝０をＲＡＭに格納し、セル（ｘ，ｙ＋１）＝１でないと判断した場合（Ｓ３３：ＮＯ）、ステップＳ３４の処理をスキップする。また主制御ユニット１３は、セル（ｘ＋１，ｙ＋１）が走行路に指定されているか否か、即ちセル（ｘ＋１，ｙ＋１）＝１であるか否かを判断し（Ｓ３５）、セル（ｘ＋１，ｙ＋１）＝１であると判断した場合（Ｓ３５：ＹＥＳ）、セル（ｘ＋１，ｙ＋１）を走行路から除去し（Ｓ３６）、セル（ｘ＋１，ｙ＋１）＝０をＲＡＭに格納する。

主制御ユニット１３は、セル（ｘ＋１，ｙ＋１）＝１でないと判断した場合（Ｓ３５：ＮＯ）、ステップＳ３６の処理をスキップし、セル（ｘ＋２，ｙ）が走行路に指定されているか否か、即ちセル（ｘ＋２，ｙ）＝１であるか否かを判断する（Ｓ３７）。主制御ユニット１３は、セル（ｘ＋２，ｙ）＝１であると判断した場合（Ｓ３７：ＹＥＳ）、セル（ｘ＋２，ｙ）を走行路から除去し（Ｓ３８）、セル（ｘ＋２，ｙ）＝０をＲＡＭに格納し、セル（ｘ＋２，ｙ）＝１でないと判断した場合（Ｓ３７：ＮＯ）、ステップＳ３８の処理をスキップする。

更に主制御ユニット１３は、セル（ｘ＋２，ｙ＋１）が走行路に指定されているか否か、即ちセル（ｘ＋２，ｙ＋１）＝１であるか否かを判断し（Ｓ３９）、セル（ｘ＋２，ｙ＋１）＝１であると判断した場合（Ｓ３９：ＹＥＳ）、セル（ｘ＋２，ｙ＋１）を走行路から除去し（Ｓ４０）、セル（ｘ＋２，ｙ＋１）＝０をＲＡＭに格納する。主制御ユニット１３は、セル（ｘ＋２，ｙ＋１）＝１でないと判断した場合（Ｓ３９：ＮＯ）、ステップＳ４０の処理をスキップし、セル（ｘ，ｙ＋２）が走行路に指定されているか否か、即ちセル（ｘ，ｙ＋２）＝１であるか否かを判断する（Ｓ４１）。

主制御ユニット１３は、セル（ｘ，ｙ＋２）＝１であると判断した場合（Ｓ４１：ＹＥＳ）、セル（ｘ，ｙ＋２）を走行路から除去し（Ｓ４２）、セル（ｘ，ｙ＋２）＝０をＲＡＭに格納し、セル（ｘ，ｙ＋２）＝１でないと判断した場合（Ｓ４１：ＮＯ）、ステップＳ４２の処理をスキップする。また主制御ユニット１３は、セル（ｘ＋１，ｙ＋２）が走行路に指定されているか否か、即ちセル（ｘ＋１，ｙ＋２）＝１であるか否かを判断し（Ｓ４３）、セル（ｘ＋１，ｙ＋２）＝１であると判断した場合（Ｓ４３：ＹＥＳ）、セル（ｘ＋１，ｙ＋２）を走行路から除去し（Ｓ４４）、セル（ｘ＋１，ｙ＋２）＝０をＲＡＭに格納する。

主制御ユニット１３は、セル（ｘ＋１，ｙ＋２）＝１でないと判断した場合（Ｓ４３：ＮＯ）、ステップＳ４４の処理をスキップし、ｘ座標レジスタの値を１だけインクリメントし（Ｓ４５）、ｘ座標レジスタの値が２０より大きいか否かを判断する（Ｓ４６）。主制御ユニット１３は、ｘ座標レジスタの値が２０より大きくないと判断した場合（Ｓ４６：ＮＯ）、ステップＳ２２へ処理を戻し、ステップＳ２２〜Ｓ４５の処理を繰り返す。また、主制御ユニット１３は、ｘ座標レジスタの値が２０より大きいと判断した場合（Ｓ４６：ＹＥＳ）、ｘ座標レジスタの値を０に初期化すると共にｙ座標レジスタの値を１だけインクリメントし（Ｓ４７）、ｙ座標レジスタの値が２０より大きいか否かを判断する（Ｓ４８）。

主制御ユニット１３は、ｙ座標レジスタの値が２０より大きくないと判断した場合（Ｓ４８：ＮＯ）、ステップＳ２２へ処理を戻し、ステップＳ２２〜Ｓ４７の処理を繰り返し、ｙ座標レジスタの値が２０より大きいと判断した場合（Ｓ４８：ＹＥＳ）、上述した処理を終了する。

上述したように、障害物が存在する各セルから隣接する２セルを隔てた位置の各セルを走行路として選択することにより、イオン発生装置１が確実に障害物を回避しつつ室内の隅々まで移動することができる走行路を決定することができる。また、主制御ユニット１３はＲＡＭに記憶された各セル（ｘ，ｙ）のセル状況に基づいて、図７に示す走行路テーブルを作成し、作成した走行路テーブルを参照しながら、光学式路面センサ２４及び超音波センサ２３ｌ，２３ｆ，２３ｒからの検出信号から算出した現在位置に基づいて、イオン発生装置１が障害物を回避しつつ室内を移動するように制御する。

以下に、走行路テーブルに従ったイオン発生装置１の移動動作について説明する。図１２はイオン発生装置１による移動動作の際の主制御ユニット１３による処理の手順を示すフローチャートである。なお、以下の処理は、主制御ユニット１３に内蔵されたＲＯＭに格納されている制御プログラムに従って主制御ユニット１３が上述したようなハードウェア各部を制御することにより実行される。

イオン発生装置１において、上述したような走行路テーブルを作成した場合、又は図示しないスタートボタンがユーザによって操作された場合、主制御ユニット１３は、光学式路面センサ２４及び超音波センサ２３ｌ，２３ｆ，２３ｒからの検出信号に基づいて、室内における現在位置を検出する（Ｓ５１）。なお、主制御ユニット１３は、室内を２０×２０セルに分割したセル単位で現在位置を特定する。

主制御ユニット１３は、検出した現在位置を示す座標が走行路テーブルに登録されているか否かを判断し（Ｓ５２）、登録されていない場合（Ｓ５２：ＮＯ）、超音波センサ２３ｆからの検出信号に基づいて前方の障害物との距離を計測しており、前方の障害物との距離が１５ｃｍ以下であるか否かを判断する（Ｓ５３）。主制御ユニット１３は、前方の障害物との距離が１５ｃｍ以下でないと判断した場合（Ｓ５３：ＮＯ）、駆動制御ユニット１４によって駆動モータ１５，１７を介して車輪１６，１８の回転方向を適切に制御することによりイオン発生装置１を進行方向に前進させ（Ｓ５４）、ステップＳ５１へ処理を戻す。

主制御ユニット１３は、前方の障害物との距離が１５ｃｍ以下であると判断した場合（Ｓ５３：ＹＥＳ）、超音波センサ２３ｒからの検出信号に基づいて右側の障害物との距離が１５ｃｍ以下であるか否かを判断する（Ｓ５５）。主制御ユニット１３は、右側の障害物との距離が１５ｃｍ以下でないと判断した場合（Ｓ５５：ＮＯ）、駆動制御ユニット１４によって駆動モータ１５，１７を介して車輪１６，１８の回転方向を適切に制御することによりイオン発生装置１を右折させ、更に右折した後に前進させ（Ｓ５６）、ステップＳ５１へ処理を戻す。

主制御ユニット１３は、前方及び右側の障害物との距離が１５ｃｍ以下であると判断した場合（Ｓ５５：ＹＥＳ）、超音波センサ２３ｌからの検出信号に基づいて左側の障害物との距離が１５ｃｍ以下であるか否かを判断する（Ｓ５７）。主制御ユニット１３は、左側の障害物との距離が１５ｃｍ以下でないと判断した場合（Ｓ５７：ＮＯ）、駆動制御ユニット１４によって駆動モータ１５，１７を介して車輪１６，１８の回転方向を適切に制御することによりイオン発生装置１を左折させ、更に左折した後に前進させ（Ｓ５８）、ステップＳ５１へ処理を戻す。

主制御ユニット１３は、前方、右側及び左側の障害物との距離が１５ｃｍ以下であると判断した場合（Ｓ５７：ＹＥＳ）、駆動制御ユニット１４によって駆動モータ１５，１７を介して車輪１６，１８の回転方向を適切に制御することによりイオン発生装置１を後方へ後退させて（Ｓ５９）、ステップＳ５１へ処理を戻し、検出した現在位置を示す座標が走行路テーブルに登録されると判断するまで上述したステップＳ５１〜Ｓ５９の処理を繰り返す。

主制御ユニット１３は、検出した現在位置を示す座標が走行路テーブルに登録されていると判断した場合（Ｓ５２：ＹＥＳ）、走行路テーブルに登録された対応する進行方向へイオン発生装置１を１セル分だけ移動させる（Ｓ６０）。主制御ユニット１３は、図示しないストップボタンがユーザによって操作される等によって、上述した処理の終了が指示されたか否かを判断しており（Ｓ６１）、終了が指示されていない場合（Ｓ６１：ＮＯ）、ステップＳ５１へ処理を戻し、上述したステップＳ５１〜Ｓ６０までの処理を繰り返し、上述した処理の終了が指示されたと判断した場合（Ｓ６１：ＹＥＳ）、処理を終了してイオン発生装置１を停止させる。

上述したように、障害物を回避するように作成した走行路に従ってイオン発生装置１が移動を行なうことにより、周囲の障害物との接触をも回避しながら室内の隅まで効率よく移動することができる。これにより、イオン発生ユニット２２から発生するイオンを効率よく室内の隅々まで散布することができる。

上述した実施形態２では、イオン発生装置１の周囲の障害物までの距離を検出するために超音波センサ２３ｌ，２３ｆ，２３ｒを備えた構成について説明したが、超音波センサに限られず、例えば赤外線センサを用いる構成であってもよい。また、装置本体１０の下面から床面までの距離を検出する段差センサを備えることにより、周囲の障害物だけでなく、床面上の段差も回避するように構成することもできる。

（実施形態３）
以下に、実施形態３におけるイオン発生装置について詳述する。図１３は実施形態３に係るイオン発生装置の構成例を示す模式的平面図である。なお、本実施形態３のイオン発生装置１は、上述した実施形態２のイオン発生装置１と同様の構成を有しており、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。また、本実施形態３のイオン発生装置１の下面に設けられた構成は、実施形態２のイオン発生装置１と同様であり、図３（ｂ）と同様であるので、図１３にはイオン発生装置１の上面のみを示している。

実施形態３に係るイオン発生装置１には、図３で示す各構成のほかに、装置本体１０の上面にイオン発生ユニット２２によって発生されたイオンをより広い範囲へ散布するための送風ファン２５が設けられている。これにより、室内の床面上を移動するイオン発生装置１から放出されるイオンを天井方向へ吹き出すことができ、室内のより隅々までイオンを散布することができる。

実施形態１に係るイオン発生装置の構成例を示す模式的平面図である。 主制御ユニットによる処理の手順を示すフローチャートである。 実施形態２に係るイオン発生装置の構成例を示す模式的平面図である。 障害物情報を示す模式図である。 障害物情報を示す模式図である。 走行路情報を示す模式図である。 走行路テーブルの構成例を示す模式図である。 主制御ユニットによる処理の手順を示すフローチャートである。 イオン発生装置による走行路情報の生成処理の手順を示すフローチャートである。 イオン発生装置による走行路情報の生成処理の手順を示すフローチャートである。 イオン発生装置による走行路情報の生成処理の手順を示すフローチャートである。 主制御ユニットによる処理の手順を示すフローチャートである。 実施形態３に係るイオン発生装置の構成例を示す模式的平面図である。

符号の説明

１ イオン発生装置
１２ｌ，１２ｆ，１２ｒ 接触センサ（検出手段）
１３ 主制御ユニット（作成手段、位置ずれ検出手段）
１４ 駆動制御ユニット（制御手段）
１５，１７ 駆動モータ
１６，１８ 車輪
１９ 補助輪（車輪）
２２ イオン発生ユニット
２３ｌ，２３ｆ，２３ｒ 超音波センサ（検出手段）
２４ 光学式路面センサ（追跡手段）
２５ 送風ファン

Claims (4)

1. 正イオン及び／又は負イオンを発生するイオン発生装置において、
   超音波センサ及び接触センサを含み、周囲の障害物を検出する検出手段と、
   該検出手段が検出した障害物を回避して移動する移動手段と、
   路面を検出して移動軌跡を追跡する追跡手段と、
   該追跡手段で追跡した移動軌跡上の各点及び前記検出手段で検出した障害物までの距離に基づいて障害物情報を取得する取得手段と、
   該取得手段で取得した障害物情報が示す障害物から所定の距離を隔てた位置を移動経路として作成する作成手段と
   を備え、
   前記移動手段は、
   前記作成手段が作成した移動経路上を移動するように構成してあることを特徴とするイオン発生装置。
2. 前記移動手段は、
   少なくとも３つの車輪と、
   前記検出手段が検出した障害物に応じて前記車輪のうちの少なくとも２つの車輪の回転を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のイオン発生装置。
3. 前記追跡手段が追跡する移動軌跡に基づいて、前記移動手段のスリップによる移動位置のずれを検出する位置ずれ検出手段を備え、
   前記作成手段は、
   前記位置ずれ検出手段が検出した移動位置のずれを補正した移動経路を作成するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載のイオン発生装置。
4. 発生した正イオン及び／又は負イオンを外部へ吹き出す送風ファンを備えることを特徴とする請求項１から３までのいずれかひとつに記載のイオン発生装置。

Images