JP5160677B1

JP5160677B1 - 掃除ロボット

Info

Publication number: JP5160677B1
Application number: JP2011214461A
Authority: JP
Inventors: 健一郎井上
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2031-09-29
Also published as: JP2013070952A

Abstract

【課題】小型化を図るとともに信頼性を向上できる掃除ロボットを提供する。
【解決手段】下面に吸込口６を開口して上面に排気口７を開口するとともに床面Ｆ上を自走する本体筐体２と、本体筐体２内に配される電動送風機２２と、電動送風機２２の駆動によって吸込口６から吸い込まれた気流の塵埃を集塵する集塵部３０と、吸込口６と集塵部３０との間及び集塵部３０と排気口７との間を連通させる気流路（１１、１２、２４ａ、２４ｂ）と、各部を制御する制御基板１５とを備え、集塵部３０に対して一方に気流路を配置するとともに他方に制御基板１５を配置した。
【選択図】図２

Description

本発明は、床面上を自走する掃除ロボットに関する。

従来の掃除ロボットは特許文献１に開示されている。この掃除ロボットは平面視略円形の本体筐体に駆動輪が設けられ、床面上を自走して掃除を行う。この時、テーブル等の下方を掃除するために本体筐体は高さの低い薄型に形成される。

掃除時の進行方向の前方となる本体筐体の前部の下面には吸込口が開口する。本体筐体の後部には電動送風機が配置され、本体筐体の周面には電動送風機の後方に排気口が開口する。吸込口と電動送風機との間には塵埃を捕集する着脱自在の集塵部が配置される。吸込口と集塵部との間及び集塵部と排気口との間はダクトにより連結され、電動送風機がダクト内に配される。この時、集塵部は着脱自在に配されるため、気流の流入口及び流出口はパッキンを介してダクトに密接される。また、本体筐体内には制御回路を有して各部を制御する制御基板が設けられる。

上記構成の掃除ロボットにおいて、掃除運転が開始されると駆動輪及び電動送風機が駆動される。本体筐体は駆動輪の回転によって室内の床面上を自走し、前部に配された吸込口から電動送風機の駆動によって塵埃を含む気流が吸い込まれる。気流に含まれた塵埃は本体筐体の集塵部で集塵され、塵埃を除去された気流が電動送風機を通過して排気口から後方に排気される。これにより、床面の掃除が行われ、集塵部に堆積した塵埃は集塵部を取り外して廃棄される。

特開２００７−１６７６１７号公報（第６頁−第１０頁、第２図）

しかしながら、上記従来の掃除ロボットによると、本体筐体の前部に吸込口が設けられ、後部に電動送風機及び排気口が設けられる。このため、吸込口と排気口とを連通させる気流の通路が本体筐体内を前後に長く延びて形成される。また、制御基板が集塵部に対して左右方向や前後方向に分散して配置され、電動送風機や駆動輪等の電装部品や複数の制御基板を接続する配線が長くなる。従って、本体筐体が大型化する問題があった。

また、パッキンの劣化等によって微小な気流漏れが発生した状態で使用を継続すると、塵埃を含む気流が制御基板上を流通して制御基板に塵埃が堆積する。これにより、制御回路が故障して掃除ロボットの信頼性が低下する問題もあった。

本発明は、小型化を図るとともに信頼性を向上できる掃除ロボットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、下面に吸込口を開口して上面に排気口を開口するとともに床面上を自走する本体筐体と、前記本体筐体内に配される電動送風機と、前記電動送風機の駆動によって前記吸込口から吸い込まれた気流の塵埃を集塵する集塵部と、前記吸込口と前記集塵部との間及び前記集塵部と前記排気口との間を連通させる気流路と、各部を制御する制御基板とを備え、前記集塵部に対して一方に前記気流路を配置するとともに他方に前記制御基板を配置したことを特徴としている。

この構成によると、本体筐体は集塵部よりも例えば後方に配した制御基板の制御により、床面上を自走して電動送風機が駆動される。電動送風機の駆動によって集塵部よりも前方に開口する吸込口から床面の塵埃を含む気流が気流路に吸い込まれる。気流に含まれる塵埃は吸込口の後方に配した集塵部で集塵される。集塵部で塵埃を除去された気流は集塵部の前方に配した電動送風機を通過し、本体筐体の前部に開口する排気口から排気される。

また本発明は、上記構成の掃除ロボットにおいて、前記集塵部を着脱自在に収納するとともに一方向に延びて前記本体筐体内を仕切る集塵室を設け、前記集塵室の長手方向に延びた壁面に気流が流入する第１吸気路及び気流が流出する第２吸気路を導出し、前記集塵室の他の壁面が閉塞されることを特徴としている。

この構成によると、吸込口から吸い込まれた気流は集塵室の例えば、前壁から導出された第１吸気路を流通し、集塵部に流入する。集塵部で塵埃が除去された気流は集塵室の前壁から導出された第２吸気路を流通し、電動送風機に導かれる。

また本発明は、上記構成の掃除ロボットにおいて、前記集塵部は、気流の流入口を開口して塵埃が堆積する集塵容器と、前記集塵容器の上面を開閉するとともに気流の流出口を開口する上部カバーと、前記上部カバーの下面に配して塵埃を捕集するフィルタとを有することを特徴としている。

この構成によると、吸込口から吸い込まれた気流が流入口を介して集塵容器に流入し、塵埃が集塵容器内に堆積するとともにフィルタで捕集される。塵埃を除去された気流は上部カバーに設けた流出口を介して流出する。集塵容器内の塵埃は本体筐体から集塵部を脱着し、上部カバーを開いて廃棄される。

また本発明は、上記構成の掃除ロボットにおいて、前記流入口及び前記流出口の開口面が傾斜面から成り、該開口面の周縁にパッキンを配したことを特徴としている。この構成によると、集塵部が装着されるとパッキンによって流入口及び流出口と集塵室の壁面との間が密閉される。この時、流入口及び流出口の開口面が傾斜面から成るため、集塵部の着脱時のパッキンと集塵室の壁面との摺動が防止される。

本発明によると、集塵部に対して一方に気流路を配置して他方に制御基板を配置したので、気流路及び制御基板が集約して配置される。これにより、気流路を短縮するとともに配線等を削減して本体筐体の小型化を図ることができる。また、気流路が制御基板から離れるため、気流が漏れた際に制御基板への塵埃の付着を低減して制御回路の故障を低減することができる。

本発明の実施形態の掃除ロボットを示す斜視図本発明の実施形態の掃除ロボットを示す側面断面図本発明の実施形態の掃除ロボットの集塵部を取り外した状態を示す側面断面図本発明の実施形態の掃除ロボットのモータユニットを示す斜視図本発明の実施形態の掃除ロボットのモータユニットを示す正面図本発明の実施形態の掃除ロボットのモータユニットを示す上面図本発明の実施形態の掃除ロボットのモータユニットを示す側面図

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は一実施形態の掃除ロボットを示す斜視図である。掃除ロボット１はバッテリー１４により駆動輪２９（いずれも図２参照）を駆動して自走する平面視円形の本体筐体２を有している。本体筐体２の上面には集塵部３０（図２参照）を出し入れする際に開閉する蓋部３が設けられる。

図２は掃除ロボット１の側面断面図を示している。本体筐体２には底面から突出する一対の駆動輪２９が配される。駆動輪２９の回転軸は本体筐体２の中心線Ｃ上に配置される。駆動輪２９の両輪が同一方向に回転すると本体筐体２が進退し、逆方向に回転すると本体筐体２が中心線Ｃの回りに回転する。

掃除を行う際に移動方向の前方となる本体筐体２の前部には吸込口６が下面に設けられる。吸込口６は本体筐体２の底面に凹設した凹部８の開放面によって床面Ｆに面して形成される。凹部８内には水平な回転軸で回転する回転ブラシ９が配され、凹部８の両側方には垂直な回転軸で回転するサイドブラシ１０が配される。

凹部８の前方にはローラー形状の前輪２７が設けられる。本体筐体２の後端には自在車輪から成る後輪２６が設けられる。後述するように、本体筐体２は中心に配した駆動輪２９に対して前後方向に重量が配分され、前輪２７が床面Ｆから離れて回転ブラシ９、駆動輪２９及び後輪２６が床面Ｆに接地して掃除が行われる。前輪２７は進路上に現れた段差に接地し、本体筐体２が段差を容易に乗り越えられるようになっている。

本体筐体２の周面の後端にはバッテリー１４の充電を行う充電端子４が設けられる。本体筐体２は自走して室内に設置される充電台４０に帰還し、充電台４０に設けた端子部４１に充電端子４が接してバッテリー１４を充電する。商用電源に接続される充電台４０は通常、室内の側壁Ｓに沿って設置される。

本体筐体２内には塵埃を集塵する集塵部３０が配される。集塵部３０は本体筐体２に設けた集塵室３９内に収納される。集塵室３９は四方の周面及び底面が覆われた隔離室から成り、本体筐体２内を仕切るように左右方向に延びて形成される。集塵室３９の各壁面は長手方向に延びた前壁を除いてそれぞれ閉塞されている。集塵室３９の前壁には凹部８に連通する第１吸気路１１及び凹部８の上方に配して後述するモータユニット２０に連通する第２吸気路１２が導出される。

集塵部３０は本体筐体２の中心線Ｃ上に配置され、図３に示すように本体筐体２の蓋部３を開いて出し入れすることができる。集塵部３０は有底筒状の集塵容器３１の上面にフィルタ３３を有する上部カバー３２が取り付けられる。上部カバー３２は可動の係止部３２ａにより集塵容器３１に係止され、係止部３２ａの操作によって集塵容器３１の上面を開閉する。これにより、集塵容器３１に堆積した塵埃を廃棄することができる。

集塵容器３１の周面には先端に流入口３４ａを開口して第１吸気路１１に連通する流入路３４が導出される。集塵容器３１内には流入路３４に連続して屈曲により下方に気流を導く流入部３４ｂが設けられる。これにより、大きな塵埃や重い塵埃を集塵容器３１の底部に溜まりやすくすることができる。上部カバー３２の周面には先端に流出口３５ａを開口して第２吸気路１２に連通する流出路３５が導出される。

流入口３４ａ及び流出口３５ａの周囲には集塵室３９の前壁に密接するパッキン（不図示）が設けられる。これにより、集塵部３０を収納した集塵室３９内が密閉される。流入口３４ａの開口面、流出口３５ａの開口面及び集塵室３９の前壁は傾斜面に形成され、集塵部３０の出し入れ時の摺動によるパッキンの劣化を防止することができる。

本体筐体２内の集塵室３９の後方の上部には制御基板１５が配される。制御基板１５は掃除ロボット１の各部を制御する制御回路が設けられる。集塵室３９の後方の下部には着脱自在のバッテリー１４が配される。バッテリー１４は充電端子４を介して充電台４０から充電され、制御基板１５、駆動輪２９、回転ブラシ９、サイドブラシ１０及び電動送風機２２等の各部に電力を供給する。

本体筐体２の前部にはモータユニット２０が配置される。図４、図５、図６、図７はモータユニット２０の斜視図、上面図、正面図及び側面図をそれぞれ示している。モータユニット２０は樹脂成形品のハウジング２１とハウジング２１内に収納される電動送風機２２とを備えている。電動送風機２２はモータケース２２ａで覆われたターボファンにより形成される。

電動送風機２２のモータケース２２ａには軸方向の一端に吸気口（不図示）が開口し、周面の２箇所に排気口（不図示）が開口する。ハウジング２１の前面にはモータケース２２ａの吸気口に対向して開口部２３が設けられる。ハウジング２１の電動送風機２２の両側方にはモータケース２２ａの各排気口にそれぞれ連通する第１排気路２４ａ及び第２排気路２４ｂが設けられる。第１、第２排気路２４ａ、２４ｂは本体筐体２の上面に設けた排気口７（図２参照）に連通する。

このため、第１、第２排気路２４ａ、２４ｂ及び第２吸気路１２（図２参照）は集塵部３０と排気口７とを連通させる気流路を構成する。また、第１吸気路１１（図２参照）は吸込口６と集塵部３０とを連通させる気流路を構成する。

これにより、電動送風機２２を含む気流路が集塵室３９の前方に集約して本体筐体２の前部に配置され、気流路を短縮することができる。また、制御基板１５及びバッテリー１４が集塵室３９の後方に集約して本体筐体２の後部に配置され、配線等を削減することができる。従って、本体筐体２の小型化を図ることができる。また、気流の流路が制御基板１５から離れるため、気流が漏れた際に制御基板１５への塵埃の付着を低減して制御回路の故障を低減することができる。

また、重量の大きい電動送風機２２及びバッテリー１４を本体筐体２の前後に分散して配置するので、本体筐体２の前後方向にバランスして重量が配分される。このため、回転ブラシ９、駆動輪２９及び後輪２６が接地して本体筐体２が進退し、回転ブラシ９または後輪２６が階段等によって接地面から外れた際に本体筐体２の落下を防止することができる。

この時、集塵部３０が中心線Ｃ上に配されるため、塵埃の集塵及び廃棄によって集塵部３０の重量が変化しても本体筐体２の重量バランスを維持することができる。尚、電動送風機２２の重量が大きいため、制御基板１５及びバッテリー１４を本体筐体２の後部に配置することによってより良好な重量バランスにすることができる。

第１排気路２４ａには一対の電極２８ａを有したイオン発生装置２８が配される。電極２８ａには交流波形またはインパルス波形から成る電圧が印加され、電極２８ａのコロナ放電により生成されたイオンが第１排気路２４ａに放出される。

一方の電極２８ａには正電圧が印加され、コロナ放電による水素イオンが空気中の水分と結合して主としてＨ^＋（Ｈ_２Ｏ）ｍから成るプラスイオンを発生する。他方の電極２８ａには負電圧が印加され、コロナ放電による酸素イオンが空気中の水分と結合して主としてＯ_２ ⁻（Ｈ_２Ｏ）ｎから成るマイナスイオンを発生する。ここで、ｍ、ｎは任意の自然数である。Ｈ^＋（Ｈ_２Ｏ）ｍ及びＯ_２ ⁻（Ｈ_２Ｏ）ｎは空気中の浮遊菌や臭い成分の表面で凝集してこれらを取り囲む。

そして、式（１）〜（３）に示すように、衝突により活性種である［・ＯＨ］（水酸基ラジカル）やＨ_２Ｏ_２（過酸化水素）を微生物等の表面上で凝集生成して浮遊菌や臭い成分を破壊する。ここで、ｍ’、ｎ’は任意の自然数である。従って、プラスイオン及びマイナスイオンを発生して排気口７（図２参照）から送出することにより室内の除菌及び脱臭を行うことができる。

Ｈ^＋(Ｈ_２Ｏ)ｍ＋Ｏ_２ ⁻(Ｈ_２Ｏ)ｎ→・ＯＨ＋1/2Ｏ_２＋(ｍ＋ｎ)Ｈ_２Ｏ・・・（１）
Ｈ^＋(Ｈ_２Ｏ)ｍ＋Ｈ^＋(Ｈ_２Ｏ)ｍ’＋Ｏ_２ ⁻(Ｈ_２Ｏ)ｎ＋Ｏ_２ ⁻(Ｈ_２Ｏ)ｎ’
→ 2・ＯＨ＋Ｏ_２＋(ｍ＋ｍ'＋ｎ＋ｎ')Ｈ_２Ｏ・・・（２）
Ｈ^＋(Ｈ_２Ｏ)ｍ＋Ｈ^＋(Ｈ_２Ｏ)ｍ’＋Ｏ_２ ⁻(Ｈ_２Ｏ)ｎ＋Ｏ_２ ⁻(Ｈ_２Ｏ)ｎ’
→ Ｈ_２Ｏ_２＋Ｏ_２＋(ｍ＋ｍ'＋ｎ＋ｎ')Ｈ_２Ｏ・・・（３）

また、第１排気路２４ａの下部には前面を開口した戻り口２５が設けられる。戻り口２５はハウジング２１の前面に突出する突出部２５ａにより上方を覆われ、開口面を凹部８（図２参照）の壁面に沿った曲面に形成される。これにより、戻り口２５は凹部８の壁面に設けた孔部（不図示）を介して凹部８内に臨み、第１排気路２４ａを流通するイオンを含む気流の一部が吸気側に導かれる。

上記構成の掃除ロボット１において、掃除運転が指示されると、電動送風機２２、イオン発生装置２８、駆動輪２９、回転ブラシ９及びサイドブラシ１０が駆動される。これにより、本体筐体２は回転ブラシ９、駆動輪２９及び後輪２６が床面Ｆに接地して所定の範囲を自走し、吸込口６から床面Ｆの塵埃を含む気流が吸い込まれる。この時、回転ブラシ９の回転によって床面Ｆ上の塵埃が掻き上げられて凹部８内に導かれる。また、サイドブラシ１０の回転によって吸込口６の側方の塵埃が吸込口６に導かれる。

吸込口６から吸い込まれた気流は矢印Ａ１に示すように第１吸気路１１を後方に流通し、流入口３４ａを介して集塵部３０に流入する。集塵部３０に流入した気流はフィルタ３３により塵埃を捕集され、流出口３５ａを介して集塵部３０から流出する。これにより、集塵容器３１内に塵埃が集塵して堆積する。集塵部３０から流出した気流は矢印Ａ２に示すように第２吸気路１２を前方に流通し、開口部２３を介してモータユニット２０の電動送風機２２に流入する。

電動送風機２２を通過した気流は第１排気路２４ａ及び第２排気路２４ｂを流通し、第１排気路２４ａを流通する気流にはイオンが含まれる。そして、本体筐体２の上面に設けた排気口７から矢印Ａ３に示すように上方後方に向けて斜め方向にイオンを含む気流が排気される。これにより、室内の掃除が行われるとともに、自走する本体筐体２の排気に含まれるイオンが室内に行き渡って室内の除菌や脱臭が行われる。この時、排気口７から上方に向けて排気するので、床面Ｆの塵埃の巻き上げを防止して室内の清浄度を向上することができる。

第１排気路２４ａを流通する気流の一部は矢印Ａ４に示すように戻り口２５を介して凹部８に導かれる。このため、吸込口６から第１吸気路１１に導かれる気流内にイオンが含まれる。これにより、集塵部３０の集塵容器３１やフィルタ３３の除菌及び脱臭を行うことができる。

また、駆動輪２９の両輪を互いに逆方向に回転すると本体筐体２が中心線Ｃを中心に回転して向きを変える。これにより、所望の範囲全体に本体筐体２を自走させるとともに障害物を避けて自走させることができる。尚、駆動輪２９の両輪を前進時に対して反転して本体筐体２を後退させてもよい。

掃除が終了すると、本体筐体２は自走して充電台４０に帰還する。これにより、充電端子４が端子部４１に接してバッテリー１４が充電される。

また、設定によって本体筐体２の帰還状態でバッテリー１４の充電中や充電終了後に電動送風機２２及びイオン発生装置２８を駆動することができる。これにより、排気口７から上方後方にイオンを含む気流が送出される。充電端子４が本体筐体２の後端に設けられるため、イオンを含む気流は充電台４０の方向に流通して側壁Ｓに沿って上昇する。該気流は室内の天井壁及び対向する側壁に沿って流通する。従って、イオンが室内全体に行き渡り、除菌効果や脱臭効果を向上させることができる。

本実施形態によると、集塵部３０に対して前方に気流路（第１、第２吸気路１１、１２、第１、第２排気路２４ａ、２４ｂ）を配置して後方に制御基板１５を配置している。このため、気流路及び制御基板１５が集約して配置される。これにより、気流路を短縮するとともに、配線等を削減して本体筐体２の小型化を図ることができる。また、気流路が制御基板１５から離れるため、気流が漏れた際に制御基板１５への塵埃の付着を低減して制御回路の故障を低減することができる。

尚、集塵部３０の前方に気流路を配置して後方に制御基板１５を配置しているが、集塵部３０に対して一方に気流路を配置して他方に制御基板１５を配置すればよい。

また、集塵室３９が一方向に延びて本体筐体２ａ内を仕切るため、気流路と制御基板１５とを容易に隔離することができる。また、集塵室３９の長手方向に延びた前壁に第１、第２吸気路１１、１２を導出し、集塵室３９の他の壁面が閉塞される。これにより、流入口３４ａや流出口３５ａで気流漏れが発生しても塵埃が集塵室３９の内部に閉じこめられる。従って、制御基板１５への塵埃の付着をより低減することができる。

また、集塵容器３１に流入口３４ａを開口し、フィルタ３３を有する上部カバー３２に流出口３５ａが開口するので、上部カバー３２の開閉により集塵容器３１内に堆積した塵埃を容易に廃棄することができる。

また、流入口３４ａ及び流出口３５ａの開口面が傾斜面により形成され、該開口面の周縁にパッキンを配したので、集塵部３０の出し入れ時の摺動によるパッキンの劣化を防止することができる。

本発明によると、床面上を自走する掃除ロボットに利用することができる。

１掃除ロボット
２本体筐体
３蓋部
４充電端子
６吸込口
７排気口
８凹部
９回転ブラシ
１０サイドブラシ
１１第１吸気路
１２第２吸気路
１４バッテリー
１５制御基板
２０モータユニット
２１ハウジング
２２電動送風機
２３開口部
２４ａ第１排気路
２４ｂ第２排気路
２５戻り口
２８イオン発生装置
２９駆動輪
３０集塵部
３１集塵容器
３２上部カバー
３３フィルタ
３４流入路
３５流出路
４０充電台
４１端子部

Claims

下面に吸込口を開口して上面に排気口を開口するとともに床面上を自走する本体筐体と、前記本体筐体内に配される電動送風機と、前記電動送風機の駆動によって前記吸込口から吸い込まれた気流の塵埃を集塵する集塵部と、前記吸込口と前記集塵部との間及び前記集塵部と前記排気口との間を連通させる気流路と、各部を制御する制御基板とを備え、前記集塵部に対して一方に前記気流路を配置するとともに他方に前記制御基板を配置したことを特徴とする掃除ロボット。
前記集塵部を着脱自在に収納するとともに一方向に延びて前記本体筐体内を仕切る集塵室を設け、前記集塵室の長手方向に延びた壁面に気流が流入する第１吸気路及び気流が流出する第２吸気路を導出し、前記集塵室の他の壁面が閉塞されることを特徴とする請求項１に記載の掃除ロボット。
前記集塵部は、気流の流入口を開口して塵埃が堆積する集塵容器と、前記集塵容器の上面を開閉するとともに気流の流出口を開口する上部カバーと、前記上部カバーの下面に配して塵埃を捕集するフィルタとを有することを特徴とする請求項２に記載の掃除ロボット。
前記流入口及び前記流出口の開口面が傾斜面から成り、該開口面の周縁にパッキンを配したことを特徴とする請求項３に記載の掃除ロボット。