JP7283804B2 - 掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、掃除機に係り、特に、吸引ヘッドに搭載された回転ブラシの制御に関する。

従来、掃除機において、吸引ヘッドを移動させるユーザ操作をアシストする技術が提案されている。例えば、特許文献１には、吸引口体（吸引ヘッド）の左右に走行車輪を設けた電気掃除機が開示されている。これらの走行車輪は、正逆転可能なモータによって回転駆動し、これによって、電気掃除機を操作する人の負担を軽減する。また、特許文献２には、床ノズル（吸引ヘッド）に１本の回転ブラシを設けた電気掃除機が開示されている。この回転ブラシは、床ノズルの前後移動に伴って回転方向が切り替わり、これによって、掃除作業を効率的かつ確実に行うことができる。

特開平５－８４１７４号公報 特開平５－１２２号公報

本発明の目的は、吸引ヘッドを移動させるユーザ操作をアシストする新規な掃除機を提供することである。

かかる課題を解決すべく、本発明は、吸引ヘッドと、第１の回転ブラシと、第２の回転ブラシと、制御部とを有する掃除機を提供する。吸引ヘッドは、清掃面上のゴミを吸い取る。第１の回転ブラシは、吸引ヘッドにおける第１の回転軸に取り付けられている。第２の回転ブラシは、吸引ヘッドにおける第１の回転軸に取り付けられ、第１の回転ブラシとは独立して駆動する。制御部は、吸引ヘッドを移動させるユーザ操作方向に応じて、第１の回転ブラシの駆動と、第２の回転ブラシの駆動とを個別に制御する。

ここで、本発明において、上記制御部は、吸引ヘッドを移動させるユーザ操作の負荷を軽減するように、第１の回転ブラシの回転方向と、第２の回転ブラシの回転方向とを制御することが好ましい。例えば、上記制御部は、吸引ヘッドが前後方向に移動した場合、第１の回転ブラシと、第２の回転ブラシとを、同一の回転方向に制御してもよい。また、上記制御部は、吸引ヘッドが旋回した場合、第１の回転ブラシを一方向に回転させ、第２の回転ブラシを停止または第１の回転ブラシとは逆方向に回転させてもよい。

本発明において、第３の回転ブラシと、第４の回転ブラシとを設けてもよい。第３の回転ブラシは、吸引ヘッドにおける第２の回転軸（第１の回転軸と平行である。）に取り付けられ、第１の回転ブラシと同一の側部に配置されている。第４の回転ブラシは、吸引ヘッドにおける第２の回転軸に取り付けられ、第２の回転ブラシと同一の側部に配置され、第３の回転ブラシとは独立して駆動する。この場合、上記制御部は、第３の回転ブラシの駆動を第１の回転ブラシの駆動と同様に制御し、第４の回転ブラシの駆動を第２の回転ブラシの駆動と同様に制御する。また、上記第１および第２の回転軸は、吸引ヘッドの前後に配置されていることが好ましい。

本発明によれば、吸引ヘッドを移動させるユーザ操作方向に応じて、第１の回転ブラシの駆動と、第２の回転ブラシの駆動とを個別に制御することで、ユーザ操作の負荷を軽減するアシスト機能を実現できる。

掃除機の外観斜視図 継手部の展開斜視図 吸引ヘッドの外観斜視図 吸引ヘッドの展開斜視図 掃除機の制御ブロック図 直進検出部による直進検出の説明図 旋回検出部による旋回検出の説明図 前進操作時における回転ブラシの動作説明図 後進操作時における回転ブラシの動作説明図 左旋回操作時における回転ブラシの動作説明図 右旋回操作時における回転ブラシの動作説明図

図１は、本実施形態に係るスティック型の掃除機の外観斜視図である。この掃除機１は、吸引ヘッド２と、本体部３と、持ち手棒部４とを主体に構成されている。吸引ヘッド２は、清掃面（地面）上のゴミを吸い取る。ここで、吸引ヘッド２の「ヘッド」とは、頭部や先端部といった場所を指す意味で用いており、その形状は、後述するスティック体との大小関係を含めて特段限定されるものではない。また、吸引ヘッド２は、清掃面と対向してゴミを取り込む部材または構造体を指し、それ自体に吸引モータ（吸引源）が搭載されているかは問わない。

本体部３および持ち手棒部４は一体化されており、全体として、吸引ヘッド２より上方に向かって棒状に延在するスティック体を構成している。本体部３は、筒状の部材であって、その内部には、吸引モータ、ゴミ収納部、充電式の電池などが収容されている。持ち手棒部４は、本体部４の上端に取り付けられおり、上方に向かって延在している。重量のある本体部３を吸引ヘッド２に近い下方に配置することで、ユーザに与える重量感が軽減される。

持ち手棒部４の上端には、ユーザが手で握って掃除機１を移動操作するための取っ手部５が取り付けられている。本実施形態において、取っ手部５は、持ち手棒部４に摺動自在に取り付けられており、バネなどの弾性部材によって中立位置に復帰する機能を備えている。ユーザは取っ手部５を手で握って掃除機１を操作する。その際、ユーザが取っ手部５を回す（捻る）と、持ち手棒部４に対して取っ手部５が回転し、これによって、吸引ヘッド２の旋回（信地旋回、超信地旋回）が行われる。さらに、取っ手部５または持ち手棒部４の上方には、オン／オフスイッチなどの操作ボタン類が設けられている。

吸引ヘッド２および本体部３（スティック体）は、継手部６を介して連結されている。具体的には、吸引ヘッド２の略中央には、上下を貫通する吸引口２ａが設けられており、この吸引口２ａと位置的に対応して、吸引ヘッド２の上部略中央に継手部６が取り付けられている。すなわち、吸引口２ａは、吸引ヘッド２によって吸引されたゴミの流路であると共に、継手部６の取付部位としての役割も担っている。なお、同図では省略されているが、ヘッド部２側の吸引口２ａから本体部３に至るゴミの流路の外漏れを防止すべく、継手部６の外周は、樹脂材などの可撓性素材によって覆われている。

図２は、継手部６の展開斜視図である。この継手部６は、下継手部材６ａと、筒状部材６ｂと、上継手部材６ｃとを有し、これらは、２つの回転軸を介して、前後方向に屈曲自在に一体化されている。具体的には、下継手部材６ａの上方と、筒状部材６ｂの下方とは、一方の回転軸を介して、前後方向に回転自在に連結されている。また、筒状部材６ｂの上方と、上継手部材６ｃの下方とは、他方の回転軸を介して、前後方向に回転自在に連結されている。下継手部材６ａの下端は、吸引ヘッド２に取り付けられ、上継手部材６ｃの上端は、本体部３に取り付けられる。これにより、本体部３、持ち手棒部４および取っ手部５を一体化したスティック体は、吸引口２ａの軸線上に位置すると共に、任意の角度で前後に自由に傾けることができる。

図３は、吸引ヘッド２の外観斜視図である。この吸引ヘッド２は、カバー体７の内部において、同軸上に取り付けられた一対の回転ブラシを２組、すなわち、合計４つの回転ブラシ８ａ～９ｂを備えている。カバー体７は、後述するように、複数のカバー部材を組み立てることによって構成されている。また、回転ブラシ８ａ～９ｂは、清掃面と部分的に接地・接触して、清掃面に入り込んだゴミを掻き出す機能を有する。一対の回転ブラシ８ａ，８ｂは、吸引ヘッド２（吸引口２ａ）の前方に配置されている。これらの回転ブラシ８ａ，８ｂは、左右に並んでおり、前方の回転軸Ａ１に回転自在に取り付けられている。回転軸Ａ１は、吸引ヘッド２の幅方向に向かって清掃面と平行に延在している。また、一対の回転ブラシ９ａ，９ｂは、吸引ヘッド２（吸引口２ａ）の後方に配置されている。これらの回転ブラシ９ａ，９ｂは左右に並んでおり、前方の回転軸Ａ１と平行な後方の回転軸Ａ２に回転自在に取り付けられている。これにより、左後方の回転ブラシ９ａは、左前方の回転ブラシ８ａと同一の側部（左側）に位置し、右後方の回転ブラシ９ｂは、右前方の回転ブラシ８ｂと同一の側部（右側）に位置することになる。

前方の回転軸Ａ１に取り付けられた回転ブラシ８ａ，８ｂは、それぞれに内蔵された、あるいは、カバー体７の側部に収納された駆動機構１０（後述するモータ１０ａ～１０などの駆動源を含む。）によって、互いに独立して回転駆動する。同様に、後方の回転軸Ａ２に取り付けられた回転ブラシ９ａ，９ｂは、それぞれに内蔵された、あるいは、カバー体７の側部に収納された駆動機構１０（モータなどの駆動源を含む。）によって、互いに独立して回転駆動する。回転ブラシ８ａ～９ｂの回転駆動は、単一の駆動源が発生した動力を複数の動力伝達機構で分配することによって行ってもよいし、複数の駆動源のそれぞれを回転ブラシ８ａ～９ｂに個別に割り当ててもよい。

図４は、吸引ヘッド２の展開斜視図である。上述したカバー体７は、上部カバー７ａと、一対のサイドカバー７ｂ，７ｃとによって構成されている。上部カバー７ａは、吸引ヘッド２の幅方向に延在するプレート形状を有し、その略中央には吸引口２ａが設けられている。上部カバー７ａの両端（左右端）には、サイドカバー７ｂ，７ｃがそれぞれ取り付けられる。左前方の回転ブラシ８ａは、左側のサイドカバー７ｂと、上部カバー７ａに一体形成された突出部７ｄ’（図示した７ｄと鉛直線に対して線対称なもの）とによって回転自在に保持され、右前方の回転ブラシ８ｂは、右側のサイドカバー７ｃと、突出部７ｄ’とによって回転自在に保持される。また、左後方の回転ブラシ９ａは、左側のサイドカバー７ｂと、上部カバー７ａに一体形成された突出部７ｄとによって回転自在に保持され、右後方の回転ブラシ９ｂは、右側のサイドカバー７ｃと、突出部７ｄとによって回転自在に保持される。また、上部カバー７ａの下部には、吸引モータの吸引力によって、清掃面上のゴミを吸い取るための空間を区画する吸引部１１が取り付けられている。

図５は、掃除機１の制御ブロック図である。本実施形態では、吸引ヘッド２を移動させるユーザ操作方向を検知する手段として、直進検出部１２と、旋回検出部１３とを有する。直進検出部１２は、吸引ヘッド２の前後方向への移動（前進、後進）を検出する。直進検出部１２としては、例えば、継手部６の状態を検出するセンサまたはスイッチを用いることができる。具体的には、前者の場合、継手部６の２か所のいずれかの回転軸にロータリエンコーダなどの角度センサが取り付けられる。また、後者の場合、上部カバー７ａの上部または継手部６に設けられたスイッチで、継手部６を構成する部材の接触を検知する。さらに、取っ手部５または持ち手棒部５のいずれかの加速度を加速度センサによって検出してもよい。この場合、直進検出部１２および旋回検出部１３を１つの加速度センサで共用することも可能である。

図６は、直進検出部１２による直進検出の説明図である。まず、吸引ヘッド２を移動させるユーザ操作が行われていない状態（直立状態）では、継手部６を構成する下継手部材６ａ、筒状部材６ｂおよび上継手部材６ｃが一直線（鉛直線）上に並ぶ。よって、直進検出部１２によって直立状態を検出することで、吸引ヘッド２を移動させるユーザ操作が行われていないことを識別できる。

つぎに、ユーザが取っ手部５を押し出した場合（前進操作）、本体部３のみが前進し、吸引ヘッド２は清掃面との摩擦で前進しないため、継手部６が前方に傾いて、下継手部材６ａに対して上継手部材６ｃが前方に先行した状態となる。よって、直進検出部１２によって本先行状態を検出することで、ユーザの前進操作を識別できる。

一方、ユーザが取っ手部５を引き戻した場合（後進操作）、本体部３のみが後進し、吸引ヘッド２は清掃面との摩擦で後進しないため、継手部６が後方に傾いて、下継手部材６ａに対して上継手部材６ｃが後方に先行した状態となる。よって、直進検出部１２によって本先行状態を検出することで、ユーザの後進操作を識別できる。

旋回検出部１３は、吸引ヘッド２の旋回（右回し、左回し）を検出する。旋回検出部１３としては、例えば、取っ手部５と持ち手棒部４との間に設けられ、取っ手部５の回転を検出するセンサまたはスイッチを用いることができる。また、持ち手棒部４に歪みセンサを取り付け、取っ手部５の回転に伴う歪みを検出することによって、取っ手部５の回転を検出してもよい。また、取っ手部５に圧力センサを取り付け、取っ手部５の回転に伴う圧力分布を検出することによって、取っ手部５の回転を検出してもよい。さらに、吸引ヘッド２側の接合部（部材同士の接合部位）、あるいは、持ち手棒部４のどこかの接合部に前述のセンサ類を取り付け、当該接合部における部材同士の捻れを歪みなどとして検出することも可能である。

図７は、旋回検出部１３による旋回検出の説明図である。ユーザが取っ手部５を回す（捻る）と取っ手部５が回転するが、吸引ヘッド２は清掃面との摩擦で回転しない。よって、旋回検出部１２によってこの状態を検出することで、ユーザの旋回操作を右回し、左回しの別も含めて識別できる。

制御部１４は、直進検出部１２および旋回検出部１３によって検出されたユーザ操作方向、具体的には、前後の直進操作および左右の旋回操作に応じて、それぞれの回転ブラシ８ａ～９ｂに割り当てられた駆動用のモータ１０ａ～１０ｄを個別に制御する。具体的には、吸引ヘッド２を移動させるユーザ操作の負荷を軽減するように、回転ブラシ８ａ～９ｂの回転方向が制御される。

図８は、前進操作時における回転ブラシ８ａ～９ｂの動作説明図である。前進操作時には、４つの回転ブラシ８ａ～９ｂのすべてを一方の方向（例えば、時計回り）に同一の回転速度で回転させる。これにより、すべての回転ブラシ８ａ～９ｂが前方へのアシスト力を一様に発生するので、吸引ヘッド２を前方に移動させるユーザ操作の負荷が軽減され、ユーザはスムーズに吸引ヘッド２を前進させることができる。

図９は、後進操作時における回転ブラシ８ａ～９ｂの動作説明図である。後進操作時には、前進操作時とは逆に、４つの回転ブラシ８ａ～９ｂのすべてを他方の方向（例えば、反時計回り）に同一の回転速度で回転させる。これにより、すべての回転ブラシ８ａ～９ｂが後方へのアシスト力を一様に発生するので、吸引ヘッド２を後方に移動させるユーザ操作の負荷が軽減され、ユーザはスムーズに吸引ヘッド２を後進させることができる。

図１０は、左旋回操作時における回転ブラシ８ａ～９ｂの動作説明図である。左旋回操作時には、左側の回転ブラシ８ａ，９ａを一方の方向に同一の回転速度で回転させると共に、右側の回転ブラシ８ｂ，９ｂを他方の方向に同一の回転速度で回転させる。これにより、吸引ヘッド２を左回りに超信地旋回させるようなアシスト力が発生するので、吸引ヘッド２を左旋回させるユーザ操作の負荷が軽減され、ユーザはスムーズに吸引ヘッド２を左旋回させることができる。

図１１は、右旋回操作時における回転ブラシ８ａ～９ｂの動作説明図である。右旋回操作時には、左側の回転ブラシ８ａ，９ａを他方の方向に同一の回転速度で回転させると共に、右側の回転ブラシ８ｂ，９ｂを一方の方向に同一の回転速度で回転させる。これにより、吸引ヘッド２を右回りに超信地旋回させるようなアシスト力が発生するので、吸引ヘッド２を右旋回させるユーザ操作の負荷が軽減され、ユーザはスムーズに吸引ヘッド２を右旋回させることができる。

なお、旋回検出部１３によって検出された取っ手部５の回転の強度（角速度、回転量）に応じて、超信地旋回と信地旋回とを切り替えてもよい。回転の強度が大きい場合には、超信地旋回を行い、回転の強度が弱い場合には、超信地旋回よりもアシスト力が小さい信地旋回を行うといった如くである。この信地旋回において、左回り時には、右側の回転ブラシ８ｂ，９ｂのみを他方の方向に同一の回転速度で回転させ、左側の回転ブラシ８ａ，９ａを停止させる。一方、右回り時には、左側の回転ブラシ８ａ，９ａのみを他方の方向に同一の回転速度で回転させ、右側の回転ブラシ８ｂ，９ｂを停止させる。

このように、本実施形態によれば、吸引ヘッド２を移動させるユーザ操作方向に応じて、回転ブラシ８ａ～９ｂの駆動を個別に制御することで、ユーザ操作の負荷を軽減するアシスト機能を実現できる。

なお、上述した実施形態では、吸引ヘッド２に一対の回転ブラシを２組搭載した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも、一対の回転ブラシを１組（例えば、８ａ，８ｂまたは９ａ，９ｂ）を備えていればよく、また、吸引ヘッド２の搭載スペースが許す限り、より多くの組の回転ブラシを搭載してもよい。

１ 掃除機
２ 吸引ヘッド
２ａ 吸引口
３ 本体部
４ 持ち手棒部
５ 取っ手部
６ 継手部
６ａ 下継手部材
６ｂ 筒状部材
６ｃ 上継手部材
７ カバー体
７ａ 上部カバー
７ｂ、７ｃ サイドカバー
７ｄ，７ｄ’ 突出部
８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ 回転ブラシ
１０ 駆動機構
１０ａ～１０ｄ モータ
１１ 吸引部
１２ 直進検出部
１３ 旋回検出部
１４ 制御部

Claims (5)

1. 掃除機において、
   清掃面上のゴミを吸い取る吸引ヘッドと、
   前記吸引ヘッドにおける第１の回転軸に取り付けられた第１の回転ブラシと、
   前記吸引ヘッドにおける前記第１の回転軸に取り付けられ、前記第１の回転ブラシとは独立して駆動する第２の回転ブラシと、
   前記吸引ヘッドにおける前記第１の回転軸と平行な第２の回転軸に取り付けられ、前記第１の回転ブラシと同一の側部に配置された第３の回転ブラシと、
   前記吸引ヘッドにおける前記第２の回転軸に取り付けられ、前記第２の回転ブラシと同一の側部に配置され、前記第３の回転ブラシとは独立して駆動する第４の回転ブラシと、
   前記吸引ヘッドを移動させるユーザ操作方向に応じて、前記第１の回転ブラシの駆動と、前記第２の回転ブラシの駆動とを個別に制御する制御部と、
   を有してなり、
   前記制御部は、前記第３の回転ブラシの駆動を前記第１の回転ブラシの駆動と同様に制御し、前記第４の回転ブラシの駆動を前記第２の回転ブラシの駆動と同様に制御する、
   ことを特徴とする掃除機。
2. 前記制御部は、前記吸引ヘッドを移動させるユーザ操作の負荷を軽減するように、前記第１の回転ブラシの回転方向と、前記第２の回転ブラシの回転方向とを制御することを特徴とする請求項１に記載された掃除機。
3. 前記制御部は、前記吸引ヘッドが前後方向に移動した場合、前記第１の回転ブラシと、前記第２の回転ブラシとを、同一の回転方向に制御することを特徴とする請求項２に記載された掃除機。
4. 前記制御部は、前記吸引ヘッドが旋回した場合、前記第１の回転ブラシを一方向に回転させ、前記第２の回転ブラシを停止または前記第１の回転ブラシとは逆方向に回転させることを特徴とする請求項２に記載された掃除機。
5. 前記第１の回転軸および前記第２の回転軸は、前記吸引ヘッドの前後に配置されていることを特徴とする請求項１に記載された掃除機。

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