JP5707243B2

JP5707243B2 - 電気掃除機

Info

Publication number: JP5707243B2
Application number: JP2011132154A
Authority: JP
Inventors: 阿部　功一; 功一阿部
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2031-06-14
Also published as: JP2013000214A

Description

本発明の実施形態は、被掃除面上を旋回可能な旋回清掃部を備え、被掃除面上を自律走行しつつ被掃除面を掃除する電気掃除機に関する。

従来、例えばセンサなどを用いて障害物などを検出しつつ、被掃除面としての床面上を自律走行しながら床面を掃除する電気掃除機がある。このような電気掃除機は、電動送風機を収容し集塵部を備えた本体ケースの下部に吸込口が形成されているとともに、この吸込口の側部などに駆動輪が取り付けられている。そのため、これら駆動輪に対応する両側に吸込口を設けることができず、本体ケースの側部の床面上に位置する塵埃を吸い込むことが容易でない。そこで、本体ケースの下部の両側に、床面上を旋回することで塵埃を吸込口へと掻き集める旋回清掃部としてのサイドブラシを備えた構成が知られている。

しかしながら、サイドブラシは掃除中に常時回転しているため、例えばフローリングなどの平坦な床面上を掃除する際に塵埃を弾き飛ばしてしまうことがある。特に自律走行式の電気掃除機の場合、掃除中に一旦通過した床面上の位置へと塵埃を弾き飛ばしてしまったときには、その塵埃を取り残したまま掃除作業を終了してしまうおそれがある。

特開２００６−１０６８１６号公報特開平６−１２５８６１号公報特開平７−３２２９７７号公報

本発明が解決しようとする課題は、旋回清掃部を効果的に用いつつ塵埃の取り残しを低減した電気掃除機を提供することである。

実施形態の電気掃除機は、被掃除面上を自律走行しつつ被掃除面を掃除する電気掃除機である。この電気掃除機は、本体ケースを有する。また、この電気掃除機は、本体ケースの下部に設けられた集塵口を有する。さらに、この電気掃除機は、被掃除面の種類を検出する被掃除面検出手段を有する。また、この電気掃除機は、本体ケースの下部に回転可能に設けられた自律走行用の駆動輪を有する。さらに、この電気掃除機は、被掃除面に接地する清掃部材を備え、本体ケースの下部の集塵口の前方の少なくとも一側に被掃除面上を旋回可能に設けられた旋回清掃部を有する。そして、この電気掃除機は、旋回清掃部の回転を制御する制御手段を有する。制御手段は、被掃除面検出手段により検出した被掃除面の種類に対応して、進行方向の塵埃を集塵口側へと案内するように旋回清掃部を回転させる回転モードと、清掃部材の先端側が基端側に対して本体ケースの前方外側に向けて傾斜する所定位置で旋回清掃部を停止させる停止モードとを切り換え可能である。

(a)は一実施形態の電気掃除機の制御手段の停止モードを示す底面図、(b)は同上電気掃除機の制御手段の回転モードを示す底面図である。同上電気掃除機を示す側面図である。同上電気掃除機の一部を示す説明斜視図である。同上電気掃除機の一部を示すブロック図である。

以下、一実施形態の構成を図１ないし図４を参照して説明する。

図１ないし図４において、11は電気掃除機であり、この電気掃除機11は、被掃除面としての床面Ｆ上を自律走行(自走)しつつ床面Ｆを掃除する、いわゆる自走式のロボットクリーナである。

そして、この電気掃除機11は、中空状の本体ケース12と、この本体ケース12内に収容された電動送風機13と、この電動送風機13の吸込側に連通して本体ケース12に設けられた集塵部14と、電気掃除機11を自律走行させる、すなわち自律走行用の例えば複数の駆動輪15と、これら駆動輪15を駆動させる駆動手段としてのモータ16と、本体ケース12の下部に旋回可能に取り付けられた旋回輪17と、本体ケース12の下部に床面Ｆ上を旋回可能に取り付けられた複数、例えば一対の旋回清掃部としてのサイドブラシ18と、これらサイドブラシ18をそれぞれ駆動させる旋回駆動手段としての旋回モータ19と、本体ケース12に取り付けられた複数の検出手段としてのセンサ20と、床面Ｆを検出する被掃除面検出手段としての床面検出手段21と、回路基板などにより構成された制御手段22と、電源部を構成する電池である二次電池23とを備えている。

なお、以下、電気掃除機11(本体ケース12)の走行方向に沿った方向を前後方向(図１に示す矢印Ａ，Ｂ方向)とし、この前後方向に対して交差(直交)する左右方向(両側方向)を幅方向として説明する。

本体ケース12は、例えば合成樹脂などにより平坦な円柱状(円盤状)などに形成されており、円形状の下面12aの後部寄りの幅方向中央部に、幅方向に長手状、すなわち横長の集塵口としての吸込口24が開口形成されている。また、本体ケース12の上部には、図示しないが、各種操作パネルおよび表示部などが配置されている。

吸込口24は、集塵部14に連通している。さらに、この吸込口24には、回転清掃体としての軸状の回転ブラシ25が回転可能に軸支されており、この回転ブラシ25は、本体ケース12内に取り付けられた清掃体駆動手段としての回転モータ26によって回転駆動される。

回転ブラシ25は、例えば長尺の軸部の外周面に、径方向に螺旋状に複数の清掃体部が壁状に突出して取り付けられて構成されている。そして、この回転ブラシ25は、下側が吸込口24から本体ケース12の下面12aの下方へと突出しており、電気掃除機11を床面Ｆ上に載置した状態で下側に位置する清掃体部の先端が床面Ｆに接触するように構成されている。

集塵部14は、電動送風機13の駆動により吸込口24から吸い込まれた塵埃を捕集するものであり、例えば紙パックなどの集塵袋やフィルタにより塵埃を濾過捕集する構成、あるいは遠心分離(サイクロン分離)や直進分離などの慣性分離により塵埃を分離して捕集する構成など、任意の構成を用いることができる。また、この集塵部14は、吸込口24の上方である本体ケース12の後部に位置しており、本体ケース12に対して着脱可能となっている。

各駆動輪15は、少なくとも下側が本体ケース12の下面12aから下方へと突出しており、電気掃除機11を床面Ｆ上に載置した状態で床面Ｆに接触して回転可能となっている。また、これら駆動輪15は、例えば吸込口24の前方である本体ケース12の前後方向の略中央部の両側に位置し、前後方向に沿って回転するように構成されている。

各モータ16は、例えば駆動輪15のそれぞれに対応して配置されており、各駆動輪15を独立して駆動させることが可能となっている。これらモータ16は、各駆動輪15に直接接続されていてもよいし、ギヤ、あるいはベルトなどの図示しない伝達手段を介して各駆動輪15と接続されていてもよい。

旋回輪17は、本体ケース12の左右幅方向の略中央部で、かつ、前部に位置しており、床面Ｆに沿って旋回可能な従動輪である。

各サイドブラシ18は、旋回清掃部基部としての旋回中心部である円板状のブラシ基部31と、このブラシ基部31から径方向に沿って放射状に突出して床面Ｆに向けて傾斜する複数、例えば３つの清掃体32とをそれぞれ有している。そして、サイドブラシ18，18は、回転中心となるブラシ基部31，31が吸込口24および駆動輪15，15の前方でかつ旋回輪17の後方の両側方の位置で本体ケース12の下面12aに取り付けられており、ブラシ基部31，31間の距離が吸込口24の幅寸法よりも小さく設定されている。すなわち、サイドブラシ18，18は、ブラシ基部31，31がそれぞれ吸込口24の両端部である両側縁よりも本体ケース12の幅方向の中心側に偏って位置している。換言すれば、吸込口24の両側縁は、サイドブラシ18，18のブラシ基部31，31よりも側方へと突出している。

また、清掃体32は、例えば一対の第１清掃体34，34と、１つの第２清掃体35とが設定されている。これら清掃体34，34，35は、ブラシ基部31，31の周方向に互いに略等間隔に離間されている。なお、清掃体32は、例えば４つ以上設定されていてもよい。

各第１清掃体34は、ブラシ基部31から径方向に沿って突出する第１軸部34aと、この第１軸部34aの先端に植毛された複数のブラシ毛34bとをそれぞれ備えている。これらブラシ毛34bは、合成樹脂などにより第１軸部34aよりも細い線状に形成されている。そして、各第１清掃体34は、ブラシ毛34bの少なくとも先端側、本実施形態では略全体が、電気掃除機11を床面Ｆ上に載置した状態でこの床面Ｆに対して弾性的に接触されるように構成されている。

また、第２清掃体35は、ブラシ基部31から径方向に沿って突出する第２軸部35aと、この第２軸部35aの先端に連続する清掃部材としてのブレード体35bとを備えている。このブレード体35bは、弾性を有するゴムあるいはエラストマなどの軟質の部材により線状、本実施形態では第２軸部35aよりも幅広の帯状に形成されている。そして、第２清掃体35は、ブレード体35bの少なくとも先端側、本実施形態では略全体が、電気掃除機11を床面Ｆ上に載置した状態でこの床面Ｆに対して弾性的に接触されるように構成されている。

また、各旋回モータ19は、図３に示すように、下方に突出する回転軸19aが各ブラシ基部31に対して接続されており、各サイドブラシ18を、本体ケース12の幅方向中心側へと、換言すれば進行方向右側のサイドブラシ18を左側へと、進行方向左側のサイドブラシ18を右側へと、すなわち各サイドブラシ18により塵埃を吸込口24側へと案内して掻き集めるようにそれぞれ回転可能である。また、各旋回モータ19の回転軸19aに対応する位置には、各旋回モータ19の回動位置(回動角度)、すなわち各サイドブラシ18の回動位置(回動角度)を検出する位置検出手段38がそれぞれ配置されている。

ここで、各位置検出手段38は、センシング部である光センサ41と、回転軸19aと一体的に回転する遮光回転体である回転円盤42とをそれぞれ備えている。光センサ41は、対をなし回転円盤42を上下(厚さ方向)に挟んで互いに対向して配置された発光部(発光素子)41aと受光部(受光素子)41bとを有しており、発光部41aから発光された光(赤外光)を受光部41bにより受光可能となっている。また、回転円盤42は、径方向に沿って長孔状のスリット42aを備え、発光部41aと受光部41bとの間に位置している。そして、各位置検出手段38は、発光部41aから発光された光の受光部41bでの受光が、スリット42a以外の位置では回転円盤42によって遮られることにより、各旋回モータ19(各サイドブラシ18)の回動位置(回動角度)を検出できるように構成されている。すなわち、各位置検出手段38は、各旋回モータ19(各サイドブラシ18)が所定の回動位置(回動角度)であることを、スリット42aに対応する位置での受光部41bでの受光により検出できる。

また、センサ20は、例えば超音波センサ、あるいは赤外線センサなどの測距センサ、あるいは障害物に直接接触することでバンパとなる接触センサなどであり、本体ケース12の前部、側部、あるいは下部などに配置され、本体ケース12の前方の障害物(壁)、側方の障害物(壁)、あるいは下部の障害物(段差)などの有無、およびそれらと本体ケース12との距離などをそれぞれ検出可能となっている。

床面検出手段21は、例えば本体ケース12の帯電量を検出することで床面Ｆの種類を検出可能となっている。すなわち、本体ケース12と床面Ｆとの密着度が大きいほど本体ケース12の帯電量が大きいため、床面検出手段21は帯電量を検出することによって床面Ｆの種類を検出することが可能である。本実施形態において、床面検出手段21が検出できる床面Ｆの種類は、例えば絨毯、フローリングなどとする。

そして、制御手段22は、例えばメモリなどの記憶手段、および、マイコンなどの制御部を備えており、図４に示すように、電動送風機13、回転モータ26、各モータ16、各旋回モータ19、光センサ41、センサ20および床面検出手段21などと電気的に接続され、位置検出手段38(光センサ41)、センサ20および床面検出手段21による検出結果に基づいて、電動送風機13、回転モータ26、各モータ16および各旋回モータ19などの駆動を制御可能である。特に、制御手段22は、電動送風機13が動作している状態での各旋回モータ19(各サイドブラシ18)に対して、回転させる回転モードと、所定位置で停止させる停止モードとを切り換え可能となっている。

また、図１および図２に示す二次電池23は、図４に示す各部、すなわち制御手段22、電動送風機13、回転モータ26、各モータ16、各旋回モータ19、光センサ41、センサ20および床面検出手段21などに給電するものである。この二次電池23は、例えば旋回輪17の後方の位置に配置されている。そして、この二次電池23は、旋回輪17の両側にて本体ケース12の下面12aに位置する充電端子45，45と電気的に接続されており、例えば室内(部屋)の所定位置などに設置された所定の図示しない充電台に対して充電端子45，45が物理的および電気的に接続されることによって充電可能となっている。

次に、上記一実施形態の動作を説明する。

図１および図２に示す電気掃除機11は、例えば制御手段22(図４)に予め設定された所定時刻などとなると、電動送風機13を駆動させ、例えば充電台から掃除を開始する。なお、掃除の開始位置は、電気掃除機11の走行開始位置、あるいは部屋の出入り口など、任意の場所に設定可能である。

そして、電気掃除機11は、制御手段22がモータ16，16を回転駆動させて駆動輪15，15により床面Ｆ上を自律走行する。このとき、制御手段22は、センサ20を介して周囲の障害物との距離などを検出することで電気掃除機11の位置や走行状態を監視しており、これらセンサ20での検出に対応して、障害物を回避したり段差を乗り越えたりしながら床面Ｆ上を走行する。そして、この電気掃除機11は、電動送風機13の駆動によって発生した負圧が集塵部14を介して作用した吸込口24により、床面Ｆ上の塵埃を空気とともに吸い込む。

また、同時に、制御手段22は、床面検出手段21を介して床面Ｆを検出することで床面Ｆの種類を監視しており、この床面検出手段21で検出した床面Ｆの種類に対応して回転モータ26および旋回モータ19，19の駆動を適宜制御する。

具体的に、床面検出手段21により検出した床面Ｆが例えば絨毯などの塵埃が絡み付く(絡み付き易い)被掃除面であると判断した場合には、制御手段22は、回転モータ26および旋回モータ19，19をそれぞれ駆動させることにより、回転ブラシ25を床面Ｆに沿って回転させるとともに各サイドブラシ18を床面Ｆ上で旋回させることで(回転モード)、床面Ｆに入り込んだ進行方向の塵埃を回転ブラシ25の清掃体部および各サイドブラシ18のブラシ毛34bなどにより掻き出して、この塵埃を本体ケース12の幅方向の中心側、すなわち吸込口24側へと案内するように動的に掻き集めて吸込口24から吸い込む(図１(b))。

一方、床面検出手段21により検出した床面Ｆが例えばフローリングなどの(硬質な)平坦面、すなわち塵埃が絡み付かない(絡み付き難い)被掃除面であると判断した場合には、制御手段22は、回転モータ26(回転ブラシ25)を停止させるとともに、各旋回モータ19(各サイドブラシ18)を所定位置で停止させて固定する(停止モード)。この所定位置は、図３に示す位置検出手段38の光センサ41の発光部41aから発光された光が回転円盤42のスリット42aを通過して受光部41bにより受光された位置で制御手段22が各旋回モータ19を停止させることで実現される。この所定位置において、各サイドブラシ18のブレード体35bは、前方外側に向けて傾斜(本体ケース12の前後方向に対して外方へと４５°以下の鋭角状に傾斜)し、先端側が平面視で本体ケース12の外方(側方)へと突出し、かつ、基端側が吸込口24の両側縁よりも本体ケース12の幅方向の中心側に位置する。したがって、電気掃除機11の前進により、各サイドブラシ18が床面Ｆ上の塵埃を弾き飛ばすことなく、床面Ｆに接触したブレード体35b，35bの傾斜に沿って吸込口24の両側縁よりも本体ケース12の幅方向の中心側へと静的に掻き集めて吸込口24から吸い込む(図１(a))。

そして、吸込口24から空気とともに吸い込まれた塵埃は、集塵部14により分離および捕集されるとともに、塵埃が分離された空気は、電動送風機13に吸い込まれ、この電動送風機13を冷却した後、排気風となって本体ケース12から外部へと排気される。

掃除すべき床面Ｆ全体の掃除が終了したと判断した場合には、制御手段22は、電気掃除機11を充電台の位置まで自律走行させ、電動送風機13および各モータ19，26などを停止させるとともに、充電台に充電端子45，45を(物理的および電気的に)接続させてモータ16，16を停止させ、運転を終了して二次電池23を充電する。

以上説明した一実施形態によれば、制御手段22が、床面検出手段21により検出した床面Ｆの種類に対応して、進行方向の塵埃を吸込口24側へと案内するようにサイドブラシ18，18を回転させる回転モードと、ブレード体35b，35bが本体ケース12の前方外側に向けて傾斜する所定位置でサイドブラシ18，18を停止させる停止モードとを切り換えることにより、例えば塵埃が絡み付く(絡み付き易い)絨毯などの床面Ｆの掃除の際には、回転モードとしてサイドブラシ18，18を回転させて塵埃を掻き出して集め、塵埃が絡み付かない(絡み付き難い)、特にフローリングなどの床面Ｆの掃除の際には、停止モードとしてサイドブラシ18，18を所定位置で停止させ、床面Ｆ上の例えば米粒などの塵埃を弾き飛ばすことなく集める。したがって、サイドブラシ18，18を効果的に用いつつ、床面Ｆの塵埃の取り残しを低減できる。特に、自律走行式の電気掃除機11においては、床面Ｆの塵埃をサイドブラシ18，18により弾き飛ばしたことを判断することが容易でなく、仮に掃除中に一旦通過した床面Ｆ上の位置などへと塵埃を弾き飛ばした場合、その塵埃をそのまま取り残してしまうおそれがあるのに対して、本実施形態ではそのような塵埃の弾き飛ばしを防止できるので、塵埃を取り残すことなく確実に掃除できる。

また、サイドブラシ18，18のブレード体35b，35bの先端が、制御手段22が停止モードとなったときのサイドブラシ18，18の所定位置において本体ケース12よりも外方(側方)に突出することにより、所定位置となったサイドブラシ18，18が、本体ケース12の側方、すなわち本体ケース12の幅よりも外方に位置する床面Ｆ上の塵埃をブレード体35b，35bによってより確実に掻き集めることができる。

さらに、ブレード体35b，35b清掃部材の基端は、制御手段22が停止モードとなったときのサイドブラシ18，18の所定位置において吸込口24の両側縁よりも本体ケース12の幅方向の中心側に位置することにより、このブレード体35b，35bに沿って静的に掻き集められた塵埃を、電気掃除機11の前進によって確実に吸込口24の両側縁間に運び、この吸込口24から確実に吸い込むことができる。

そして、清掃部材として、軟質の部材により形成されたブレード体35bを用いることにより、これらブレード体35bが床面Ｆに対して面状に接触し、電気掃除機11が前進した際に塵埃を相対的に後方へと漏らすことなく確実に吸込口24へと運ぶことができる。

なお、上記一実施形態において、センサ20および床面検出手段21は、同様の機能を有するものであれば、任意の構成を用いることができる。

また、掃除する室内の形状などのマップ情報を予め制御手段22に記憶させておき、この記憶させた室内の形状などに対応する所定の走行コースに沿って電気掃除機11を自律走行させて掃除をしてもよい。この場合にはセンサ20が最小限で済み、構成をより簡略化でき、製造コストを低減できる。

さらに、清掃体32は全てを第１清掃体34(清掃部材としての刷毛(ブラシ毛))としてもよい。この場合には、電気掃除機11が所定距離(所定時間)自律走行する毎にサイドブラシ18を、進行方向の塵埃を吸込口24側へと案内するように回動させて塵埃を掻き集めるように構成することで、静的に掻き集めた塵埃が刷毛(ブラシ毛)の間から相対的に後方へと漏れることを確実に防止し、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

そして、清掃体32は、全てを第２清掃体35(ブレード体35b)としてもよい。

また、サイドブラシ18は、本体ケース12の吸込口24の前方の少なくとも一側に配置すれば、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

さらに、掃除を開始するタイミングは、例えば使用者が電源スイッチなどを操作したときなど、手動により指令を出した任意のタイミングなどとしてもよい。

また、制御手段22には、旋回モータ19，19を介してサイドブラシ18，18の回転を制御する機能の他に、電動送風機13の駆動を制御する機能、モータ16，16を介して駆動輪15，15の回転駆動を制御する機能、および、回転モータ26を介して回転ブラシ25の回転駆動を制御する機能を一体に構成したが、これらの機能はそれぞれ別個に構成してもよい。

さらに、電動送風機13を備えず、回転ブラシ25により床面Ｆの塵埃を掻き上げて集塵部14へと集塵する構成とすることも可能である。

そして、本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

11 電気掃除機
12 本体ケース
15 駆動輪
18 旋回清掃部としてのサイドブラシ
21 被掃除面検出手段としての床面検出手段
22 制御手段
24 集塵口としての吸込口
35b 清掃部材としてのブレード体
Ｆ被掃除面としての床面

Claims

被掃除面上を自律走行しつつ被掃除面を掃除する電気掃除機であって、
本体ケースと、
この本体ケースの下部に設けられた集塵口と、
被掃除面の種類を検出する被掃除面検出手段と、
前記本体ケースの下部に回転可能に設けられた自律走行用の駆動輪と、
被掃除面に接地する清掃部材を備え、前記本体ケースの下部の前記集塵口の前方の少なくとも一側に被掃除面上を旋回可能に設けられた旋回清掃部と、
この旋回清掃部の回転を制御する制御手段とを具備し、
前記制御手段は、前記被掃除面検出手段により検出した被掃除面の種類に対応して、進行方向の塵埃を前記集塵口側へと案内するように前記旋回清掃部を回転させる回転モードと、前記清掃部材の先端側が基端側に対して前記本体ケースの前方外側に向けて傾斜する所定位置で前記旋回清掃部を停止させる停止モードとを切り換え可能である
ことを特徴とした電気掃除機。
旋回清掃部は、制御手段が停止モードとなったときの所定位置において、清掃部材の先端が本体ケースよりも外方に突出する
ことを特徴とした請求項１記載の電気掃除機。
清掃部材の基端は、制御手段が停止モードとなったときの旋回清掃部の所定位置において、集塵口の端部よりも本体ケースの中心側に位置している
ことを特徴とした請求項１または２記載の電気掃除機。
清掃部材は、軟質の部材により形成されたブレード体である
ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか一記載の電気掃除機。
制御手段は、少なくとも被掃除面検出手段により検出した被掃除面の種類がフローリングのときに停止モードとなる
ことを特徴とした請求項１ないし４いずれか一記載の電気掃除機。