JPH03228724A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、清掃面等の材質を判別する床面判別器と、
これを利用して清掃条件を自動的に決定する電気掃除機
に関するものである。

従来の技術 従来より清掃面の種類に応じた吸引力の設定、及び床ノ
ズルのアジテータの０Ｎ１０ＦＦの設定ができる掃除機
が開発されている。また最近では、超音波や光センサ等
を利用して清掃面の状態を直接検知する床面判別器を有
して、床ノズルの７シデータの制御を行なうものも開発
されている。特に、自走機能を有したいわゆる掃除ロボ
ットと呼ばれる自走式掃除機においては、自動清掃を行
なうという性格上この床面判別器が必要不可欠となって
いる。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来の床面判別器には以下のような課題
があった。

１、超音波式のものにおいては送受信素子に何らかのホ
ーンが必要となるために、一般の掃除機の床ノズルに取
り付けると大型化し、使い勝手が悪くなる。

２一般の掃除機用としては、耐衝撃性・低コスト化を考
慮する必要がある。

３、自走式掃除機においては、清掃面の如何にかかわら
ず本体が停止状態では床ノズルのアジテータを停止させ
ておく必要がある。（清掃面、特に絨穂の傷付き防止の
ため）したがって、従来の床面判別器を自走式掃除機に
搭載してアジテータの制御を行なう場合、床面判別器の
出力と本体の停止状態の両方を判断しなければならない
。

本発明は、このような従来の課題を解決した床面判別器
を提供することを第一の目的としている。

第二の目的は、第一の目的に関連して床面判別器を搭載
しアジテータの制御を行なうもので、誤った使用による
アジテータへの指詰め等の危険のない安全な電気掃除機
を提供することである。

第三の目的は、前記第二の目的に関連して、清掃面と非
接触でアジテータの制御を行なうもので、床面判別器に
対する異物の付着または清掃面を傷つけることを防止す
る安全な電気掃除機を提供することである。

第四の目的は、前記第三の目的に関連し、床面判別器に
異物が付着した場合にこれを除去することができる電気
掃除機を提供することである。

課題を解決するための手段 上記第一の目的を達成するための第一の手段は、吸引式
電気掃除機の床ノズル内部でかつ吸い込み部外の部位に
清掃面側に配置され清掃面に対し水平に光を発する発光
素子と、この光を受光する受光素子と、この受光素子の
出力の変化を検知する出力変動検知手段と、この出力変
動検知手段の出力を所定値と比較し清掃面の種類を判別
する判別手段とを備えた構成の床面判別器とするもので
ある。

また第二の目的を達成するための第二の手段は、清掃面
との接触の有無を検知する接触検知手段と請求項１記載
の床面判別器とアジテータとを有する床ノズルと、上記
接触検知手段および床面判別器の出力を判断して電動送
風機または上記アジテータを制御する清掃制御手段とを
備えた構成の電気掃除機とするものである。

また第三の目的を達成するための第三の手段は、変調手
段とこの変調手段により変調された光を清掃面に対しほ
ぼ垂直方向に発する変調発光素子と、清掃面から反射さ
れた前記変調発光素子の光を受光する変調発光素子七こ
の変調受光素子が前記変調発光素子の光を受光したこと
を検知する検知部と第一の手段を構成する床面判別器と
アジテータとを有する床ノズルと、上記検知部および床
面判別器の出力を判断して電動送風機または上記？シテ
ータを制御する清掃制御手段とを備えた構成の電気掃除
機とするものである。

また第四の目的を達成するための第四の手段は、第二の
手段の構成に加えて、接触検知手段に連動し第一の手段
を構成する床面判別器の受光素子と発光素子の間を摺動
する異物除去手段を備えた構成の電気掃除機とするもの
である。

作　　用 第−の手段による床面判別器は、以下のように作用する
。発光素子が清掃面に対して水平方向に発した光を受光
素子で受光し、この受光素子の出力の変化を出力変動検
知手段により検知し、この出力変動検知手段の出力を所
定値と比較し清掃面の種類を判別手段により判別するも
ので、清掃面が、床・畳の時では受光素子の出力はほと
んど変化せず、絨穂の場合は毛足の短い絨穂の場合であ
っても絨穂表面の産毛により受光素子の出力が変動し、
一般の繊状の場合には同出力の変動が極めて大きいとい
う事実に着目したものである。

また、第二の手段による電気掃除機は、接触検知手段が
床ノズルに備えた第一の手段による床面判別器と清掃面
上の接触の有無を検知し、床ノズルか清掃面に接触し、
かつ清掃面が繊状であるときにのみアジテータを回転さ
せるようにして安全性を向上させたものである。

また、第三の手段による電気掃除機は、変調手段により
変調された光を清掃面に対しほぼ垂直方向に発する変調
発光素子と、清掃面から反射された変調発光素子の光を
変調受光素子により受光することで、外乱光の影響を受
けずに清掃面に床ノズルが置かれていることを非接触で
検知できるもので、清掃面を傷つけることがないもので
ある。

また、第四の手段による電気掃除機は、接触検知手段に
連動し床面判別器の受光素子と発光素子の間を摺動する
異物除去手段により床面判別器に付着した異物を除去す
るもので、床面判別器の動作を保証することができるも
のである。

実施例 以下、第一の手段である床面判別器の一実施例を第１図
〜第４図を基に説明する。第１図は床面判別器のブロッ
ク図を示し、第２図はこの床面判別器を組み貼んだ電気
掃除機の床ノズルの部分断面図を示す。図において、１
は床ノズル内部でかつ吸い込み部外の部位に清掃面側に
配置され、清掃面に対し水平方向に光を発する発光素子
、２は同しく吸い込み部外の部位に清掃面側に配置され
、発光素子１の光を受光する受光素子である。

３は受光素子の出力の変化を検知する出力変動検知手段
、４は出力変動検知手段３の出力を所定値と比較し清掃
面の種類を判別する判別手段である。

以下本実施例の動作を第３図・第４図を用いて説明する
。第３図に示すように、床ノズルが毛足の長い繊状上に
置かれると、発光素子１と受光素子２との間に繊状の毛
が入り込み、発光素子１が発光した光を受光素子２が受
光することを遮る。

この状態で矢印りで示すように繊状面上で床ノズル５を
動かすと、発光素子１て発光された光がこの毛により、
辿られたり遮られなかったりして受光素子２に到達する
光量が変動する。これは毛足の長い繊状の場合だけては
なく、通称ニードルパンチ等の毛足の短い繊状の場合で
あっても繊状表面の産毛により、受光素子２に到達する
光量が僅かながら変動する。この変動を出力変動検知手
段３が検知°し、この出力を所定値と比較し判別手段４
により清掃面の種類を判別する。

この動作を第４図の回路図を用いて説明する。

発光素子１が発光した光が受光素子２で受光されると、
その出力は図中Ａ点に現われる。Ａ点での電圧の変化分
だけをコンデンサ１３により取り出し、この出力変化分
を抵抗１４・１５・コンデンサ１６の値により決定され
る倍率で、抵抗１１・１２で規定される電圧を中心にＯ
Ｐアンプ１７により反転増幅し、Ｂ点に出力する。そし
てこの出力電圧が、コンデンサ２０の端子電圧（６点電
圧）より低ければダイオード１８を通じ放電され、その
結果Ｃ点の電圧は低下する。また高ければ、ダイオード
１８は非導通であるのて抵抗１９を通じ充電されて６点
電圧は上昇する。ＯＰアンプ２１はこのような６点電圧
を、抵抗２２〜２５により規定される所定値と比較して
その結果を出力する。

このような回路構成で受光素子２の受光量が、繊状の毛
または産毛により減れば、Ａ点の電圧は上昇しそれに応
じＢ点の電圧は急激に減少する。

このＢ点電圧が、６点電圧より低くなればダイオード１
８を通じ放電され６点電圧は低下する。

またこのＢ点電圧が、ＯＰアンプ２１により所定値と比
較されて低ければ、ＯＰアンプ２１はＨＩＧＨ電圧を出
力する。Ｂ点電圧が６点電圧より高くなれば、６点電圧
は抵抗１９により充電され上昇する。ＯＰアンプ２１は
、この６点電圧を所定値と比較して高ければＬＯＷ電圧
を出力する。つまり繊状の毛または産毛により受光素子
２の受光量が一時的に減少すれば、それに応じＢ点の電
圧は一時的に急激に減少する。そしてこの６点電圧をダ
イオード１８により一時的に低下させ、この６点電圧が
ＯＰアンプ２１の所定値以下の間、ＯＰアンヅ２１によ
りＨＩＧＨ電圧の出力がなされ、清掃面が繊状であると
判断する。

また床ノズルが床・畳等の清掃面に置かれると、発光素
子１と受光素子２との間で光を遮ったり、受光素子２の
受光量を変化させ得るものは何もない。従って、受光素
子２の受光量が変動することはなく、ＯＰアンプ２１の
出力はＬＯＷ電圧のままである。

以下第二の手段である電気掃除機について、自走式掃除
機の場合についての実施例を第５図に基づいて説明する
。図において、３６は自走式掃除機の本体で、（以下単
に本体と称する。）その内部に電動送風機３７・集塵室
３８・床ノズル３９、集塵室３８と床ノズル３９とを接
続する接続パイプ４０からなる清掃手段を有している。

床ノズル３９には、図には示していない駆動モータで駆
動される回転ブラシからなるアジテータ４１を備えると
ともに、後部に第一の手段を構成する床面判別器５を有
している。４２は本体３６を矢印Ｃの方向に走行駆動す
る走行輪て、駆動装置４３で駆動される。また、駆動装
置４３は上部の操舵装置４４によって左右に回転し、本
体３６の走行方向が変えられる。４５は回転自在に設け
られた従軸である。以上、走行輪４２・駆動装置４３・
操舵装置４４・従軸４５で走行手段を構成している。４
６は電池等からなる電源、４７は全体の制御を行なう制
御回路である。

以上のように構成した自走式掃除機は、走行手段で清掃
面Ｆ上を走行しながら清掃手段で清掃面の清掃を行なう
。このとき、床面判別器５は清掃面Ｆの材質を判別し、
制御回路４７は、清掃面Ｆが繊状であればアジテータ４
１を回転させ、板材や畳であればアジテータ４１を停止
させる。すなわち、本体３６が繊状上を走行していると
きは床面判別器５の受光素子２の受光量が絶えず変動し
、板材上を走行しているときは変動しないから、床面判
別器５の判別手段４からの信号を制御回路４７が見てア
ジテータ４１の回転を制御するものである。したがって
、本体１０が停止しているときはたとえ清掃面Ｆが繊状
てあってち、受光素子２の受光量は変化しないから、制
御回路４７はＹジテータ４１の回転を停止させることに
なる。

このように、本実施例の自走式掃除機にあっては、制御
回路４７は床面判別器５の判別手段４からの信号を見て
°ｒアジテータ１の制御を行なうもので、本体３６が停
止中にアジテータ４１が回転して、清掃面を構成する床
材の同一箇所を長時間こすり続けて清掃面を傷つけるよ
うなことがないものである。

次に第二の手段の第二の実施例である電気掃除機につい
て、第６図に基づいて説明する。図は第一の手段を構成
する床面判別器を有する電気掃除機の床ノズル部を示し
ている。図において、２６は本実施例の電気掃除機の床
ノズルで、延長管９を介して掃除機の本体と接続されて
いる。６は吸い込み部２７の前部に設けた回転ブラシ等
のアジテータで、伝動ベルト２８を介して駆動モータ２
９により回転駆動される。５は床面判別器、３０は接触
検知手段で、これらの詳細は以下に第７図・第８図を用
いて説明する。

第７図は、第６図のＸ−Ｘ断面、すなわち床ノ【ル２６
の床面判別器５付近の縦断面を示している。図において
、１は床ノズル２６内部でかつ吸い込み部外の部位に清
掃面側に配置され清掃面に対し水平方向に光を発する発
光素子、２は同じく吸い込み部外の部位の清掃面側に配
置され発光素子１の光を受光する受光素子である。３は
受光素子２の出力の変化を検知する出力変動検知手段で
、４は出力変動検知手段３の出力を所定値と比較し清掃
面の種類を判別する判別手段である。これら発光素子１
・受光素子２・出力変動検知手段３と判別手段４とは床
面判別器５を構成している。７・８は床ノズル２６の底
部に回転自在に取り付けられたローラで、清掃面Ｆに当
接して回転し、清掃時の床ノズルの移動をスムーズにす
るものである。第８図は、第６図のＹ−Ｙ断面、すなわ
ち接触検知手段３０付近の縦断面を示す。図において、
３１は床ノズル２６の底部に設けた突出部材で、矢印Ｇ
の方向に可動に取り付けられ、スプリング３２により下
方に付勢されている。３３は突出部材３１の上部に設け
たフォトインタラプタで、突出部材３１上部のシャッタ
３１′が上下動したときにこれを検知する。このように
接触検知手段３０は突出部材３１とフォトインタラプタ
３３とでスイッチを構成し、床ノズル２６が清掃面Ｆ上
に置かれると突出部材３１が清掃面Ｆによって押し上げ
られ、シャッタ３１′がフォトインタラプタ３３の光を
遮断し、床ノズル２６が清掃面から離れると突出部材３
１はスプリング３２により押し下げられるのでシャッタ
３１゛はフォトインタラプタ３３の光を遮断しなくなる
。このことから、床ノズル２６が清掃面に接触している
かどうかが判断てきる。

以下本実施例の動作について、第９図に基づいて説明す
る。第９図は本実施例のシステムブロック図を示す。３
４はマイコン等からなる清掃制御手段て、床面判別器５
と接触検知手段３０の出力を判断してアジテータ６の駆
動モータ２９および掃除機本体の電動送風機：３５を制
御する。すなわち、清掃制御手段３４は清掃面の状態に
応して大きく分けて２種類の清掃制御モードを有してい
る。１つは清掃面が床または畳の場合で、アジテータ６
を回転させずにかつ床ノズル２６が床面に吸い付かない
ように電動送風機３５の吸い込み風量を小さくする制御
モード、もう１つは清掃面が繊状の場合で、アジテータ
６を回転させてかつ電動送風機３５の吸い込み風量を最
大にする制御モードである。この清掃面の材質の判別は
前記第一の手段の実施例で説明したように、発光素子１
の発光した光を受光素子２で受光し、その受光素子２の
出力の変化を出力変動検知手段３により検知し、この出
力変動検知手段３の出力を所定値と比較１し清掃面の種
類を判別手段４により判別する。しかしながら、もしこ
の床面判別器５の出力のみで清掃制御モードを決定する
と、電気掃除機の電源が投入されている状態で、例えば
、子供が床ノズル２６を手に持って床面判別器５の付近
に手を近づけ発光素子１と受光素子２との間で光を遮っ
たり、受光素子２の受光量を変化させると、床面判別器
５が繊状と判別しアジテータ９が回転し始め、これでけ
がをする危険性がある。また上記のように発光素子１と
受光素子２との間で光を遮ったりしな（とも、床ノズル
を上に向けて持ち上げるだけで、蛍光灯の点滅周期によ
り受光素子２の受光量が変化し、床面判別器５が繊状と
判別し同様にけがをする危険性がある。

本実施例では、清掃制御手段３４は床面判別器５の出力
だけでなく接触検知手段３０の出力を判断して、たとえ
床面判別器５の出力が繊状の状態であっても、接触検知
手段３０の出力が清掃面と接触状態でない限りアジテー
タ６を回転させないから上記のような危険性がない。

次に第三の手段である電気掃除機の一実施例について、
第１０図に基づいて説明する。図は電気掃除機の床ノズ
ルの主要部分を示している。図に於いて３６は変調手段
で、３７はこの変調手段３６により変調された光を床面
に対しほぼ垂直方向に発する変調発光素子で、３８は床
面から反射された前記変調発光素子３７の光を受光する
変調受光素子である。３９は、この変調受光素子３８が
前記変調発光素子３７の光を受光したことを検知する検
知部である。

これらの構成によりその動作を説明する。第１０図に示
すように床ノズル２６が清掃面上にあると、変調手段３
６により変調された光が変調発光素子３７より発せられ
、清掃面により反射された光が変調受光素子３８に受光
される。検知部３９は、変調受光素子３８が受光した光
の内、変調発光素子３７が発光した成分の有無を検知す
る。図示していない清掃制御手段は、検知した光の中に
変調発光素子３７の成分が有れば、清掃面上に床ノズル
２６が存在しており使用者によって清掃作業が行われて
いると判断し、アジテータ６または図示していない電動
送風機を駆動・回転させる。

また検知光の中に変調発光素子３７の成分が存在しなけ
れば、床ノズル２６は清掃面上にはなく、清掃面から離
れた状態で存在していると判断し、アジテータ６または
図示していない電動送風機を駆動・回転させない。また
本実施例においては、変調手段３６を用いて発光素子の
光を変調しているため、外部の光の影響を最少に抑える
ことができ、誤動作の無い信頼性の高い電気掃除機とす
ることができるものである。

続いて第四の手段の実施例について説明する。

第１１図は、第一の手段を構成する床面判別器を備えた
電気掃除機の床ノズルの主要部分を示している。図に於
いて、２は吸い込み部外の部位の清掃面側に配置した受
光素子で、この受光素子２の反対側には発光素子１が配
設されている。この発光素子１・受光素子２は前記第一
の手段である床面判別器５を構成している。３０は前記
した第の手段を構成している接触検知手段である。４０
は、接触検知手段３０に連動し、床面判別器５の受光素
子２と発光素子１の間を摺動する異物除去手段である。

異物除去手段４０は、ハウジングの内壁が軟らかい布ま
たはフェルト等で覆われた構成となっている。

本実施例は以下のように動作する。図に示すように床ノ
ズル２６が清掃面上にある場合には、接触検知手段３０
の突出部材３１が清掃面により押し上げられ、異物除去
手段４０がこれに連動して上方に移動する。こうして発
光素子１と受光素子２の間を遮るものがなくなり、床面
判別器５が動作可能状態となる。また、床ノズル２６が
使用者によって持ち上げられ清掃面から離れた状態の場
合は、以下のようになる。即ち、突出部材３１はスプリ
ング３２により押し下げられ、異物除去手段４０はこれ
に連動して、発光素子１・受光素子２の間を遮る形で下
方に移動する。この時に異物除去手段４０の内壁が、発
光素子１・受光素子２の表面に付着した異物を除去する
。

以上のように本実施例においては、発光素子１・受光素
子２の表面が常に清浄な状態に保たれるため動作が確実
な電気掃除機とすることができるものである。

発明の効果 以上のように第一の手段の床面判別器は、吸引式電気掃
除機の床ノズル内部でかつ吸い込み部外の部位に清掃面
側に配置され清掃面に対し水平に光を発する発光素子と
、この光を受光する受光素千古、この受光素子の出力の
変化を検知する出力変動検知手段と、この出力変動検知
手段の出力を所定値と比較し清掃面の種類を判別する判
別手段とを備えた構成として、清掃面に当接して移動さ
せたときの受光素子の受光レベルの変化により清掃面の
材質を判別するから、従来のものと比較して小型でかつ
耐衝撃性にすくれ、また低コスト化を図ることが可能で
ある。

また、第二の手段によれば、本体が停止中は床ノズルの
アジテータが動作することがないから清掃面、特に繊状
の傷付き防止が容易に実現できる。また、床ノズルに備
えた床面判別器と清掃面との接触の有無を検知する接触
検知手段とにより、床ノズルが清掃面に接触し、かつ清
掃面が繊状であるときにのみアジテータを回転させるか
ら、床ノズルを手にもって触っているときのアジテータ
への指詰め等の危険のない安全な電気掃除機を得ること
ができる。

また第三の手段によれば、床ノズルが清掃面に接触して
いることの検知を清掃面と非接触で行うこ七により、床
面判別器に対する異物の付着や清掃面を傷つけることを
防止することができる。

更に第四の手段によれば、床面判別器に付着した異物を
自動的に除去し、床面判別器の動作を常に保証すること
が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は第一の手段である床面判別器の一実施例である
ブロック図、第２図は同床面判別器を組み込んだ電気掃
除機の床ノズルの部分断面図、第３図は同動作説明図、
第４図は同電気回路４ＱＩＭず々７％７グ図、第５図は
第二の手段の第一の実施例で、第一の手段である床面判
別器を自走式掃除機に応用した場合の自走式掃除機の構
成図、第６図は第二の手段の第二の実施例を示し、第一
の手段である床面判別器を電気掃除機に応用した床ノズ
ル部を示す構成図、第７図・第８図は同部分説明図、第
９図は同電気回路を示すシステムブロック図、第１０図
は第三の手段である電気掃除機の一実施例の床ノズルの
主要部分図、第１１図は第四の手段の手段である電気掃
除機の一実施例である床ノズルの主要部分図で−ある。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸引式電気掃除機の床ノズル内部でかつ吸い込み
   部外の部位に清掃面側に配置され清掃面に対し水平に光
   を発する発光素子と、この光を受光する受光素子と、こ
   の受光素子の出力の変化を検知する出力変動検知手段と
   、この出力変動検知手段の出力を所定値と比較し清掃面
   の種類を判別する判別手段とを備えた床面判別器。
2. （２）清掃面との接触の有無を検知する接触検知手段と
   請求項１記載の床面判別器とアジテータとを有する床ノ
   ズルと、上記接触検知手段および床面判別器の出力を判
   断して電動送風機または上記アジテータを制御する清掃
   制御手段とを備えた電気掃除機。
3. （３）変調手段とこの変調手段により変調された光を清
   掃面に対しほぼ垂直方向に発する変調発光素子と、清掃
   面から反射された前記変調発光素子の光を受光する変調
   受光素子と、この変調受光素子が前記変調発光素子の光
   を受光したことを検知する検知部と、請求項１記載の床
   面判別器と、アジテータとを有する床ノズルと、上記検
   知部および床面判別器の出力を判断して電動送風機また
   は上記アジテータを制御する清掃制御手段とを備えた電
   気掃除機。
4. （４）接触検知手段に連動し床面 判別器の受光素子と発光素子の間を摺動する異物除去手
   段を備えた請求項２記載の電気掃除機。