JP6795654B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、電気掃除機に関する。

自律的に移動しつつ掃除する自律走行型掃除機として、動力源に充電池を搭載し、駆動輪を駆動する走行モータを制御して自律走行を行いつつ、モータ駆動の回転ブラシを用いて塵埃を掻き込み、吸引ファンで吸引して掃除を行うものが知られている。

自律走行型掃除機は、狭い通路や家具の下側の隙間等にも進入して清掃できることが望まれるため、本体は、例えば幅や高さ寸法が小さい小形形状であることが望ましい。自律走行型掃除機は、充電池やブラシ等を外殻やその内部に配したレイアウトであるが、形状を決定する際には、小形化とともに、本体の重量バランスをとること、ブラシの掃引面積、充電池容積、及び塵埃収容容積等を高く維持すること、の一部、好ましくは全部が可能な本体レイアウトにすることが望まれる。

特許文献１は、駆動輪の回転軸上に集塵部３０を設け、集塵部３０に対して一方側に電動送風機２２及び回転ブラシ９を、他方側にバッテリー１４を配置する本体レイアウトとしてあり、さらに、回転ブラシ９に対して電動送風機２２が一方側に、集塵部３０が他方側に位置している（図２、００５１）。

特開２０１３−０７０９５１号公報

特許文献１は、電動送風機２２及び集塵部３０を繋ぐ吸気路１２（流路）の容積が大きくなりやすく、結果としてこれがデッドスペースとなり、集塵部３０の容積が確保し難い。また、集塵部３０の容積を大きくしようとすると、駆動輪の間隔の拡張や、本体高さを高くする必要があり、本体の大形化に繋がり得る。

上記事情に鑑みてなされた第１の本発明は、本体と、該本体の左側に位置する左駆動輪と、該本体の右側に位置し、前記左駆動輪に対向する右駆動輪と、水平方向に回転軸を有する回転ブラシと、集塵部と、を備え、前記左駆動輪及び前記右駆動輪の回転により前後方向に移動する電気掃除機であって、前記集塵部は、前記回転ブラシの一部又は全部の真上の領域に容積の一部を有し、該領域に比して前記本体の中心に遠い側に容積の別の一部又は残部を有し、左右方向について、前記左駆動輪及び前記右駆動輪の間に、吸引ファンの一部および制御基板の一部が水平方向と平行となるように有し、前記制御基板の真上又は真下の領域に、充電池を設け、左右方向について、前記左駆動輪及び前記右駆動輪を上下方向に付勢する左サスペンションユニット及び／又は右サスペンションユニットを、前記左駆動輪及び前記右駆動輪の間に設け、前記左サスペンションユニット及び／又は前記右サスペンションユニットは、前後方向に延在する第１車輪支持軸を、前記吸引ファンの下端近傍に有することを特徴とする。

また、上記事情に鑑みてなされた第２の本発明は、本体と、該本体の左側に位置する左駆動輪と、該本体の右側に位置し、前記左駆動輪に対向する右駆動輪と、水平方向に回転軸を有する回転ブラシと、集塵部と、を備え、前記左駆動輪及び前記右駆動輪の回転により前後方向に移動する電気掃除機であって、前記集塵部は、前記回転ブラシの一部又は全部の真上の領域に容積の一部を有し、該領域に比して前記左駆動輪及び前記右駆動輪の間の領域に遠い側に容積の別の一部又は残部を有し、左右方向について、前記左駆動輪及び前記右駆動輪の間に、吸引ファンの一部および制御基板の一部が水平方向と平行となるように有し、前記制御基板の真上又は真下の領域に、充電池を設け、左右方向について、前記左駆動輪及び前記右駆動輪を上下方向に付勢する左サスペンションユニット及び／又は右サスペンションユニットを、前記左駆動輪及び前記右駆動輪の間に設け、前記左サスペンションユニット及び／又は前記右サスペンションユニットは、前後方向に延在する第１車輪支持軸を、前記吸引ファンの下端近傍に有することを特徴とする。

本発明によれば、デッドスペースとしての流路を低減した電気掃除機を提供することができる。

自律走行型掃除機の斜視図 自律走行型掃除機の底面図 図１のＡ−Ａ断面図 集塵部の装着を解除した状態における自律走行型掃除機の斜視図 自律走行型掃除機の上ケースを透視して内部構造を示す図 サスペンションユニットの斜視図

以下、本発明の実施形態を、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。同様の構成要素には同様の符号を付し、また、同様の説明は繰り返さない。

［自律走行型掃除機Ｓ］
図１は、電気掃除機の一例である自律走行型掃除機Ｓの斜視図、図２は、自律走行型掃除機の底面図である。自律走行型掃除機Ｓが進行する向きのうち、サイドブラシ７を設けた側を前方、鉛直上向きを上方、駆動輪２，３が対向する方向であって駆動輪２側を左方、駆動輪３側を右方とする。すなわち図１等に示すように前後、上下、左右方向を定義する。

自律走行型掃除機Ｓは、上面を含む上側の外殻をなす上ケース１ｕ、及び底面を含む下側の外殻をなす下ケース１ｓを有している。上面側には、塵埃を貯留可能な集塵部１２が備えられている。上ケース１ｕ及び下ケース１ｓ、並びにこれらケース内に配されている部材を総称して本体とも呼ぶ。

自律走行型掃除機Ｓの底面には、床面Ｙに接地させることができる一対の駆動輪２，３および補助輪４、床面Ｙの塵埃を回収する回転ブラシ５及びサイドブラシ７、塵埃を案内するガイドブラシ６を備えている。自律走行型掃除機Ｓは、種々公知のセンサを備えることができ、センサ出力を利用して周囲の情報を入手できる。駆動輪２，３は左右方向に対向しており、左右それぞれに設けられた走行モータ２１（図６参照）により回転駆動される。補助輪４は駆動輪２，３より前方で、左右方向中央側に位置する従動輪であり、自由回転するキャスタを採用できる。なお、本実施形態の駆動輪２，３は、自律走行型掃除機Ｓ本体の中心を挟んで対向しているが、中心を挟まないように対向していても良い。走行モータ２１の駆動力が駆動輪２，３に伝達されると、自律走行型掃除機Ｓは前方向又は後方向に駆動できる。

回転ブラシ５は、水平方向に回転軸を有し、回転ブラシモータ５ｍ（図６参照）により回転する。サイドブラシ７は、上下方向に回転軸を有し、回転ブラシモータ５ｍにより回転する。ガイドブラシ６は前後方向について駆動輪２，３の一部又は全部に重なるところに位置しており、サイドブラシ７に衝突して弾かれた塵埃を回転ブラシ５の方向に案内する固定ブラシである。ガイドブラシ６は、左右方向について、回転ブラシ５の端部近傍とサイドブラシ７の回転軸との間に位置している。また、ガイドブラシ６は、前後方向に延在している。なお、本実施形態の回転ブラシ５は、左右方向に回転軸を有している。

さらに、自律走行型掃除機Ｓは、塵埃を吸引する気流を生成する吸引ファン１１、及び駆動輪２，３を上方又は下方に付勢するサスペンションユニット２０，３０を、左右方向について駆動輪２，３の間に有する。その他自律走行型掃除機Ｓは、充電池９、制御基板１０、集塵フィルタ１３、等を有している。以下、自律走行型掃除機Ｓ内にレイアウトされている構成についてそれぞれさらに説明する。

なお、下ケース１ｓ側には、前方から順に、サイドブラシ７、補助輪４、駆動輪２，３、回転ブラシ５が設けられている。駆動輪２，３と略重なって、ガイドブラシ６、サスペンションユニット２０，３０、吸引ファンモータ１１が設けられている。
また、下ケース１ｓ側には、左右方向外側から順に、駆動輪２，３、サスペンションユニット２０，３０、吸引ファンモータ１１が設けられている。

［集塵部１２］
（集塵部１２の位置及び構造）
図３は、図１のＡ−Ａ線断面図である。集塵部１２は塵埃を貯留可能な容積を備え、２つの開口を有する容器である。集塵部１２の容積の一部は、回転ブラシ５の一部又は全部に対して真上の領域にあり、容積の他の一部又は残部は、回転ブラシ５に比して自律走行型掃除機Ｓ本体の中心から離れた側の領域にある。本実施形態では、容積の残部が回転ブラシ５に比して自律走行型掃除機Ｓ本体の中心から離れた側の領域にある。また、自律走行型掃除機Ｓの中心は、駆動輪２，３の間に略位置している。

駆動輪２，３が自律走行型掃除機Ｓの中心又は中心近傍に位置するように設けられているため、自律走行型掃除機Ｓの重心バランスをとりやすい。なお、回転ブラシ５及び吸口１４ｉは、駆動輪２，３の間の領域から外れた領域に位置している。このため、回転ブラシ５の左右寸法を大きくし易い。さらに、回転ブラシ５及び吸口１４ｉが、駆動輪２，３の間の領域から外れた領域に設けられているため、集塵部１２の容積の全部又は比較的大きな割合の部分を、駆動輪２，３の間の領域から外れた領域に設けることができる。これにより、集塵部１２の容積を大きくし易い。

集塵部１２の２つの開口はそれぞれ、集塵フィルタ１３側と吸口１４ｉ側に設けられている。
集塵フィルタ１３は、後述する吸引ファンモータ１１と集塵フィルタ１３側の開口との間に位置している。前後方向について、吸口１４ｉは、回転ブラシ５の回転軸よりも自律走行型掃除機Ｓ本体の中心から離れた側（本実施形態では後方）に、塵埃が流通可能な流路の入り口として設けられている。吸口１４ｉは、集塵部１２の吸口１４ｉ側の開口に接続した吸口流路１２ｉで繋がっている。また、前後方向について、回転ブラシ５の一部又は全部は、吸口１４ｉ側の開口及び集塵フィルタ１３側の開口の間に収められている。

吸口１４ｉ側の開口は、集塵フィルタ１３側の開口よりも、自律走行型掃除機Ｓ本体の中心から離れた位置に配されている。なお、集塵フィルタ１３側の開口は、集塵フィルタ１３によって開閉できる。

集塵部１２の形状、回転ブラシ５や吸引ファンモータ１１等との位置関係を上記のようにすることで、吸口流路１２ｉを短くしてデッドスペースを小さくしたり、集塵部１２を自律走行型掃除機Ｓの外周側に配置したりし易くなる。
具体的には、吸口１４ｉ側の開口に比して自律走行型掃除機Ｓ本体の中心に近づく側に集塵フィルタ１３側の開口を持つため、集塵部１２は、自律走行型掃除機Ｓ本体の中心への流路としての機能も果たすことができる。これにより、流路容積を小さくしつつ集塵部１２の容積を大きくできる。この際、回転ブラシ５の真上に集塵部１２の容積の一部が存在するため、デッドスペースになりやすい領域を効果的に使用できる。また、このように集塵部１２を自律走行型掃除機Ｓの外周側に配すれば、自律走行型掃除機Ｓの外周側寸法を大きくすることで容易に集塵部１２の大容積化が図れる。また、吸口１４ｉ側の開口は、自律走行型掃除機Ｓ本体の中心に遠い側で開いているため、集塵部１２の着脱を行い易い。

（集塵部１２の着脱）
図４は、集塵部１２の装着を解除した状態における自律走行型掃除機Ｓの斜視図である。集塵部１２は例えば集塵フィルタ１３とともに上方向又は後方向に着脱可能であり、集塵フィルタ１３を外すことでユーザは塵埃を廃棄できる。集塵部１２は、上ケース１ｕの一部を蓋として、この蓋の下側に配しても良いが、本実施形態のように、上ケース１ｕと集塵部１２の上面との高さが略一致するように形成すると、美感を維持しつつ集塵部１２を大きくできるため、集塵容積を確保し易い。

［集塵フィルタ１３］
図３に例示するように、集塵フィルタ１３は、前後方向について吸引ファン１１と回転ブラシ５との間に位置しており、水平方向に略垂直に設けられている（本実施形態では前後方向に略垂直に設けられている）。集塵フィルタ１３は、回転ブラシ５の回転軸に比して自律走行型掃除機Ｓ本体の中心側、好ましくは回転ブラシ５の端部よりも自律走行型掃除機Ｓ本体の中心側に位置していると好ましい。これは、回転ブラシ５は略円筒形状であるため、回転軸の位置において最も上下寸法が大きいため、回転軸よりも自律走行型掃除機Ｓ本体の中心側に集塵フィルタ１３を配することで、より大きな集塵フィルタ１３を配置し易いためである。

集塵フィルタ１３は、重力方向に比して水平方向に対しての方が、より垂直であるため、集塵部１２の集塵フィルタ１３側の開口を、吸引ファンモータ１１に近づけることができる。このため、集塵部１２の容積を吸引ファンモータ１１側に拡張し易くなるため、集塵部１２の容積を大きくできる。
対照として例えば集塵フィルタ１３を重力方向に略垂直に配することを考える。集塵フィルタ１３より下流の領域は集塵部１２の外部、すなわち流路になるところ、この場合、自律走行型掃除機Ｓ内に、重力方向に延在する流路及びそこから曲がって水平方向に延在する流路を形成する必要が生じる。結果として流路容積が大きくなり、集塵部１２の容積は小さくなりやすい。

［吸引ファンモータ１１］
図５は、自律走行型掃除機Ｓの上ケース１ｕを透視して内部構造を示す図である。吸引ファンモータ１１は、駆動輪２，３の間の領域に一部又は全部が位置している。すなわち、前後方向について、駆動輪２，３とともに自律走行型掃除機Ｓ本体の中心側に位置する。本実施形態では、前後方向について、吸引ファンモータ１１の８０％以上の寸法が、駆動輪２，３に重なっている。

吸引ファンモータ１１は、吸口１４ｉから集塵フィルタ１３側へ流れる気流を発生させることができる。気流は、回転ブラシ５が掻き上げた塵埃等を、吸口１４ｉ、吸口流路１２ｉ、集塵部１２の吸口１４ｉ側の開口、集塵部１２内、集塵部１２の集塵フィルタ１３側の開口、集塵フィルタ１３、吸引ファンモータ１１、排気口１ｓ５（図２参照）、自律走行型掃除機Ｓ本体の外部、の順に流れる。

吸引ファンモータ１１の形状は、略円筒形とすることができ、その軸方向は水平方向（本実施形態では前後方向）と略平行にできる。吸引ファンモータ１１としては、例えばプロペラファンまたはシロッコファンを採用できる。

ケース１が比較的小さい自律走行型掃除機Ｓを構成しようとする場合、駆動輪２，３の間の距離を短く設定することが考えられるため、駆動輪２，３の間の領域に回転ブラシ５や集塵部１２を配置するレイアウトにすると、回転ブラシ５の左右長さを確保し難かったり、集塵部１２の容積を確保し難かったりするおそれがある。一方、吸引ファンモータ１１は、例えばプロペラを用いているため、水平方向と同程度の寸法の高さ方向寸法が必要なことが多い。このため、ケース１の高さを抑える観点から、駆動輪２，３の間の領域に配せる程度の大きさが選択され易い。すなわち、駆動輪２，３の間の領域に吸引ファンモータ１１を配することで、大形の回転ブラシ５や集塵部１２を配置し易くなる。なお、充電池９もまた、大形であると好ましい。本実施形態では、充電池９も、駆動輪２，３の間の領域以外の領域に設けられている。なお、集塵部１２、及び充電池９はそれぞれ、必ずしも駆動輪２，３の間の領域以外の領域にその全部の体積が位置しなければならないわけではない。例えば、体積又は容積の５０％以上又は８０％以上が、駆動輪２，３の間の領域以外の領域に存在することができる。

［サスペンションユニット２０，３０］
略円筒形状の吸引ファンモータ１１の下方には他の部材を配置し難く、デッドスペースとなりやすい。しかし、本実施形態のサスペンションユニット２０，３０は、駆動輪２，３に対して左右方向に延在し、かつ、その構造の一部が吸引ファンモータ１１下方のスペースに配置し易い構造である。これにより、駆動輪２，３の間のスペースに、吸引ファンモータ１１とともにサスペンションユニット２０，３０を配置できる。具体的には、サスペンションユニット２０，３０の略全部を、前後方向について、駆動輪２，３内に収めることができる。

サスペンションユニット３０の構成は、サスペンションユニット２０と対称にできるため、ここではサスペンションユニット２０について説明する。図６は、サスペンションユニット２０の斜視図である。本実施形態のサスペンションユニット２０は、駆動輪２を下方向に付勢し、回転軸２５ａ，２５ｂ，２５ｃまわりに回動させることで、自律走行型掃除機Ｓまわり（外殻１ｕ，１ｓまわり）に回動させる機構である。

駆動輪２を回動自在に支持するために、前後方向に延在する第１車輪支持軸２５ａが設けられている。上述した吸引ファンモータ１１下方のデッドスペースとなりやすいスペースには、第１車輪支持軸２５ａが設けられている。より具体的には、図６には図示していないものの、第１車輪支持軸２５ａの上方、かつ減速機構２２の右方に吸引ファンモータ１１が配されている。

駆動輪２に対して左右方向内側には車軸ブッシュ２Ｂが設けられている。駆動輪２と第１車輪支持軸２５ａとの間には、第３車輪支持軸２５ｃが前後方向に沿って配置されている。

第１のアーム２４は、第１車輪支持軸２５ａ及び第３車輪支持軸２５ｃに回動自在に支持されている。

こうして、第１のアーム２４の一方端部２４ｉは、第１車輪支持軸２５ａを介して、下ケース１ｓに対して回動自在に支持され（矢印β１）、第１のアーム２４の他方端部２４ｔは、第３車輪支持軸２５ｃを介して、駆動輪２が支持される軸ブッシュ２Ｂに対して回動自在（矢印β２）に接続されている。

また、駆動輪２上端近くであって、駆動輪２に対して軸ブッシュ２Ｂと同じ側には、駆動輪２を回動自在に支持するために、前後方向に延在する第２車輪支持軸２５ｂが設けられている。

第２車輪支持軸２５ｂには、案内シャフト２６ａが固定される有底円筒状の上圧縮ばねケース２６ｂが回動自在に支持されている。

軸ブッシュ２Ｂには、案内シャフト２６ａが挿通された有底円筒状の下圧縮ばねケース２６ｃが固定されている。なお、下圧縮ばねケース２６ｃは、駆動輪２にとって第２のアームを構成する。

上圧縮ばねケース２６ｂと下圧縮ばねケース２６ｃとの内部には、駆動輪２を下方に付勢する圧縮ばね２７が設けられている。これにより、駆動輪２が外部から力を受けない場合は、下ケース１ｓから突出する。一方、駆動輪２が第３車輪支持軸２５ｃから第２車輪支持軸２５ｂに向かう方向の力、例えば床面Ｙ等による上方への力を受けた場合には、駆動輪２は下ケース１ｓ内部に押し込まれる。圧縮ばね２７の内側、例えば中央には案内シャフト２６ａが挿通されて設けられている。

これにより、駆動輪２は、第１のアーム２４を用いて、下側の第１車輪支持軸２５ａを介して、自律走行型掃除機Ｓ本体に対して回動自在（矢印β１）に支持されるとともに、第３車輪支持軸２５ｃを介して第１のアーム２４に対して回動自在（矢印β２）に支持される。駆動輪２は、圧縮ばね２７の付勢力、駆動輪２又は軸ブッシュ２Ｂの自重により下向きに回動し、また、例えば床面Ｙによる上方への力により上向きに回動することができる。

また、駆動輪２は、自律走行型掃除機Ｓに対して、他方端部２４ｔより上側に設けられた第２車輪支持軸２５ｂを介して、自律走行型掃除機Ｓに対して回動自在（矢印β３）に支持されるとともに、上下方向に略水平に設けられた圧縮ばね２７により、上下動する（矢印β４）ように支持される。

［駆動輪２，３と回転ブラシ５の位置関係］
図２に例示するように、前後方向について、回転ブラシ５の端部のうち、自律走行型掃除機Ｓ本体の中心に近い側の端部は、駆動輪２，３の端部のうち、回転ブラシ５に近い側の端部に比して、自律走行型掃除機Ｓ本体の中心から離れた側に位置している。例えば本実施形態では、回転ブラシ５の前端が、駆動輪２，３の後端よりも後方に位置している。これにより、左右方向から観察した際、回転ブラシ５は、駆動輪２，３に重ならないため、回転ブラシ５の左右寸法を大きくしても自律走行型掃除機Ｓを小形のまま維持し易い。

［充電池９，制御基板１０］
図３，図５に例示するように、充電池９及び制御基板１０は、吸引ファンモータ１１に対して集塵部１２とは反対側に位置している。自律走行型掃除機Ｓに収容される部材のうち、比較的質量のある吸引ファンモータ１１は自律走行型掃除機Ｓの中心近傍に、回転ブラシモータ５ｍは回転ブラシ５と同じ側に、充電池９は回転ブラシモータ５ｍとは反対側に位置している。このため、自律走行型掃除機Ｓのバランスを確保し易い。

また、充電池９と同じ側に制御基板１０を配置しているため、配線を容易に行い易い。この際、制御基板１０の真上又は真下に充電池９を配することで、より配線を容易に行うことができる。

また、図５に例示するように、制御基板１０は、吸引ファンモータ１１近傍が凹んだ形状となっている。これにより、大形の吸引ファンモータ１１を設置し易くなる。

２，３ 駆動輪（車輪）
５ 回転ブラシ
５ｍ 回転ブラシモータ（モータ）
６ ガイドブラシ
７ サイドブラシ
９ 充電池
１０ 制御基板
１１ 吸引ファンモータ
１２ 集塵部
１２ｉ 吸口流路
１３ 集塵フィルタ
１４ｉ 吸口
２０，３０ サスペンションユニット
２５ａ 回転軸(第１車輪支持軸)
Ｓ 自律走行型掃除機

Claims (2)

1. 本体と、
   該本体の左側に位置する左駆動輪と、
   該本体の右側に位置し、前記左駆動輪に対向する右駆動輪と、
   水平方向に回転軸を有する回転ブラシと、
   集塵部と、を備え、
   前記左駆動輪及び前記右駆動輪の回転により前後方向に移動する電気掃除機であって、
   前記集塵部は、前記回転ブラシの一部又は全部の真上の領域に容積の一部を有し、該領
   域に比して前記本体の中心に遠い側に容積の別の一部又は残部を有し、
   左右方向について、前記左駆動輪及び前記右駆動輪の間に、吸引ファンの一部および制
   御基板の一部が水平方向と平行となるように有し、
   前記制御基板の真上又は真下の領域に、充電池を設け、
   左右方向について、前記左駆動輪及び前記右駆動輪を上下方向に付勢する左サスペンションユニット及び／又は右サスペンションユニットを、前記左駆動輪及び前記右駆動輪の間に設け、
   前記左サスペンションユニット及び／又は前記右サスペンションユニットは、前後方向
   に延在する第１車輪支持軸を、前記吸引ファンの下端近傍に有することを特徴とする電気掃除機。
2. 本体と、
   該本体の左側に位置する左駆動輪と、
   該本体の右側に位置し、前記左駆動輪に対向する右駆動輪と、
   水平方向に回転軸を有する回転ブラシと、
   集塵部と、を備え、
   前記左駆動輪及び前記右駆動輪の回転により前後方向に移動する電気掃除機であって、
   前記集塵部は、前記回転ブラシの一部又は全部の真上の領域に容積の一部を有し、該領
   域に比して前記左駆動輪及び前記右駆動輪の間の領域に遠い側に容積の別の一部又は残部
   を有し、
   左右方向について、前記左駆動輪及び前記右駆動輪の間に、吸引ファンの一部および制
   御基板の一部が水平方向と平行となるように有し、
   前記制御基板の真上又は真下の領域に、充電池を設け、
   左右方向について、前記左駆動輪及び前記右駆動輪を上下方向に付勢する左サスペンションユニット及び／又は右サスペンションユニットを、前記左駆動輪及び前記右駆動輪の間に設け、
   前記左サスペンションユニット及び／又は前記右サスペンションユニットは、前後方向
   に延在する第１車輪支持軸を、前記吸引ファンの下端近傍に有することを特徴とする電気掃除機。

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