JPWO2018158972A1 - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

本発明は、塵埃を吸引するための電動送風機（１３）と吸引した塵埃を収容するための集塵室（１１）とを内蔵する掃除機本体（２）と、塵埃を吸込む吸込口（４１ａ）を有する吸込口体（４０）と、前記吸込口体（４０）を前記掃除機本体（２）に接続する接続管（４）と、前記吸込口体（４０）に設けられた駆動輪（２６Ｌ、２６Ｒ）およびそれらを駆動するモータ（５５Ｌ、５５Ｒ）と、前記モータ（５５Ｌ、５５Ｒ）を駆動制御する制御部（５４）と、使用者が保持するために握るハンドル（５）と、入力可能な入力部とを備え、前記制御部（５４）は前記入力部からの出力を受けて前記モータ（５５Ｌ、５５Ｒ）の回転速度を独立して制御し、それによって前記吸込口体（４０）の移動方向を変化させることを特徴とする電気掃除機を提供する。

Description

この発明は、電気掃除機に関する。

この発明の背景技術としては、電動送風機および集塵室を内蔵した掃除機本体に、塵埃の吸込口を有する吸込口体を連結し、吸込口体は、前部に吸込口体を前進させる方向に回転する前方回転ブラシを、右端に回転軸が前方回転ブラシに対して垂直方向に位置し吸込口体を右へ移動させる方向に回転する右側回転ブラシを、左端に回転軸が前方回転ブラシに対して垂直方向に位置し吸込口体を左へ移動させる方向に回転する左側回転ブラシを、それぞれ備え、吸込口体を右へ進めるときには、右側回転ブラシの回転速度を左側回転ブラシよりも高くし、左へ進めるときには、左側回転ブラシの回転速度を右側回転ブラシよりも高くするようにした電気掃除機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−１０５８４５号公報

しかしながら、従来のこのような電気掃除機においては、吸込口体を前方および左右方向のそれぞれの方向に移動させることは可能であるが、任意の方向に移動させることは難しいという問題点があった。

この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、入力可能な入力部を備え、その入力によりに吸込口体を任意の方向に移動させることが可能な電気掃除機を提供するものである。

この発明は、塵埃を吸引するための電動送風機と吸引した塵埃を収容するための集塵室とを内蔵する掃除機本体と、塵埃を吸込む吸込口を有する吸込口体と、前記吸込口体を前記掃除機本体に接続する接続管と、前記吸込口体に設けられた駆動輪およびそれを駆動するモータと、前記モータを駆動制御する制御部と、使用者が保持するために握るハンドルと、入力可能な入力部とを備え、前記制御部は前記入力部からの出力を受けて前記モータの回転速度を独立して制御し、それによって前記吸込口体の移動方向を変化させることを特徴とする電気掃除機を提供するものである。

この発明によれば、電気掃除機は、使用者が保持するために握るハンドルと、入力可能な入力部とを備え、制御部は前記入力部からの出力を受けてモータの回転速度を独立して制御するので、使用者はハンドルを握る手で前記吸込口体の移動方向を任意に変化させることができる。

この発明の電気掃除機の実施形態１を示す外観斜視図である。 図１に示す電気掃除機の内部構成説明図である。 図１の電気掃除機の吸込口体を示す要部断面図である。 図３に示す吸込口体の接続パイプ部の構成と屈曲動作を示す説明図である。 図４に示す接続パイプ部の回動動作示す説明図である。 図１の電気掃除機の制御系を示す電気回路図である。 図１の電気掃除機の操作部を示す説明図である。 この発明の電気掃除機の実施形態３の図６対応図である。 この発明の電気掃除機の実施形態３の図７対応図である。

この発明の電気掃除機は、塵埃を吸引するための電動送風機および吸引した塵埃を収容するための集塵室を内蔵する掃除機本体と、塵埃を吸込む吸込口を有する吸込口体と、前記吸込口体を前記掃除機本体に接続する接続管と、前記吸込口体に設けられた駆動輪およびそれを駆動するモータと、前記モータを駆動制御する制御部と、使用者が保持するために握るハンドルと、入力可能な入力部とを備え、前記制御部は前記入力部からの出力を受けて前記モータの回転速度を独立して制御し、それによって前記吸込口体の移動方向を変化させることを特徴とする。

前記吸込口体は前記接続管の先端が接続される接続パイプ部を備え、前記接続パイプ部は前記接続管を前記吸込口体の前進方向に沿って屈曲可能に支持する屈曲機構部と、屈曲する前記接続管を前記吸込口体の前進方向に対して左右方向に回動可能に支持する回動機構部とを備え、前記入力部が前記回動機構部の近傍に設けられ前記接続管の回動の程度を検出するセンサを備えることが好ましい。

前記制御部は、前記センサが所定範囲を超える回動角度を検出した時に、前記モータの回転速度を異ならせるようにしてもよい。

前記制御部は、前記センサの検出角度の大きさに応じて前記モータの回転速度の大きさを変化させるようにしてもよい。

前記入力部は、前記ハンドルの近傍に設けられ前記制御部に入力して前記モータの回転速度を変化させる手動スイッチを備えてもよい。

以下、図面に示す実施形態を用いてこの発明を詳述する。この実施形態によってこの発明が限定されるものではない。
（実施形態１）
図１はこの発明の電気掃除機の実施形態１を示す外観斜視図、図２は図１に示す電気掃除機の内部構成説明図である。

＜電気掃除機の全体構成＞
図１に示すように、電気掃除機１は、掃除機本体２と、吸込口体４０と、掃除機本体２を吸込口体４０に気密的に接続する接続管（延長パイプ）４とを備える。

掃除機本体２は、作業者が手で握るハンドル５と、ハンドル５に設けられ起動・停止などのスイッチを有する操作部６と、接続管４の基端を受入れて離脱可能に接続する接続部７を備える。

接続管４の先端には吸込口体４０の接続パイプ部４２の上端を受入れて離脱可能に接続する接続部９が設けられている。
また、接続パイプ部４２は、後述するように、接続管４を吸込口体４０に対して前後方向に９０度の角度範囲で屈曲させることが可能な機構を備える。

また、図２に示すように、掃除機本体２は、取りはずし可能に設置された集塵室１１、集塵室１１の下流側に設けられた集塵フィルタ１２、電動送風機１３、集塵フィルタ１２と電動送風機１３を接続する通風路１４、電動送風機１３の下流に設けられた排気流路３７、および接続部７と集塵室１１との間を接続する流路３９を内蔵する。

なお、集塵室１１には公知のサイクロン方式のものを好適に用いることができる。また、掃除機本体２には、バッテリー１７が交換可能に装填されている。

図１、図２に示す電気掃除機１は床面Ｆに自立している状態を示す。つまり、接続管４と床面Ｆとのなす角度が９０度より若干大きく掃除機本体２の重心が床面Ｆに対して電気掃除機１を自立させるように平衡している状態にある。

＜吸込口体の構成＞
図３は図１の電気掃除機の吸込口体を示す要部断面図である。同図に示すように、吸込口体４０は、左右方向（矢印Ａ方向）に延びる吸込口４１ａが設けられた底面５０を有する本体ケース４１と、本体ケース４１の後部に接続された接続パイプ部４２と、本体ケース４１における吸込口４１ａに左右方向に伸びる回転軸２０に回転可能に支持された回転ブラシ４３と、回転ブラシ４３を回転駆動する回転ブラシ用モータ５８とを備える。

回転ブラシ用モータ５８の出力軸２２に設けられた小径プーリ２３と回転ブラシ４３の回転軸２０に設けられた大径プーリ２４は、ベルト２５によって結合され、回転ブラシ用モータ５８の回転力が回転ブラシ４３に伝達されるようになっている。

本体ケース４１の底面５０には、さらに、回転ブラシ４３の後方の左右端に、左右の駆動輪２６Ｌと２６Ｒがそれぞれ開口２７Ｌと２７Ｒを介して床面Ｆ（図２）へ向かって部分的に突出するように設けられている。

駆動輪２６Ｌと２６Ｒをそれぞれ駆動５する駆動輪用モータ５５Ｌと５Ｒは、減速機３０Ｌと３０Ｒを介して底面５０に設置され、減速機３０Ｌと３０Ｒの各出力軸が駆動輪２６Ｌと２６Ｒの駆動軸２８Ｌと２８Ｒとしてそれぞれ用いられる。なお、駆動輪用モータ５５Ｌと５５Ｒは、駆動軸２８Ｌと２８Ｒが回転ブラシ４３に平行な一直線上に整列するように配置される。

また、本体ケース４１の中央には、前後方向に細長く伸びて吸込口４１ａと接続パイプ部４２とを接続する吸引流路１６が設けられている。なお、接続パイプ部４２は、後述するように、接続パイプ部４２に接続される接続管４（図１、図２）を、前後に屈曲させる屈曲機構部８０と左右に回動させる回動機構部８１とを備える。

また、本体ケース４１の後部には、一対の後部車輪３６Ｌと３６Ｒが設けられている。後部車輪３６Ｌと３６Ｒは、各車軸が底面５０に平行に３６０度回動自在に支持された自在車輪であり、後述するように、駆動輪２６Ｌ，２６Ｒによる吸込口体４０の方向転換が円滑に行われるように本体ケース４１を保持する。

＜接続パイプ部の屈曲・回動機構＞
図４は図３に示す吸込口体４０の接続パイプ部４２の構成と屈曲動作を示す吸込口体の側面図、図５は図４に示す接続パイプ部４２の回動動作を示す吸込口体の後面図である。
図４に示すように、接続パイプ部４２は吸込口体４０の後部において、屈曲機構部８０と回動機構部８１を介して吸引流路１６に接続される。

そして、屈曲機構部８０は、接続パイプ部４２を図４に示すように、床面Ｆに対してほぼ垂直な姿勢から後方に向かってほぼ水平な姿勢まで、つまり、角度θ（約９０度）の範囲で前後方向に屈曲可能に支持するように構成されている。

また、回動機構部８１は屈曲する接続パイプ部４２を、図５に示すように、床面Ｆに対して垂直な姿勢（垂直線ＣＬに沿う位置）からほぼ水平な姿勢まで、つまり、垂直線ＣＬからの左右方向の回動角度θL,θRがそれぞれ約９０度になるまでに回動可能に支持するように構成されている。なお、屈曲機構部８０および回動機構部８１の構造については、この発明の技術分野においてよく知られているので、詳細な説明を省略する。

なお、回動機構部８１には、図３及び図４に示すように、接続パイプ部４２の垂直線ＣＬから左右方向への回動の状態を検知する回動検知センサ６７が設けられている。

＜制御系の構成＞
図６は図１の電気掃除機の制御系（制御回路）を示す電気回路図である。
同図に示すように、この制御回路は、ＣＰＵ５１,ＲＯＭ５２,ＲＡＭ５３からなるマイクロコンピュータを備える制御部５４、制御部５４へ操作信号を入力する操作部６、左右の駆動輪２６Ｌ，２６Ｒをそれぞれ駆動する駆動輪用モータ５５Ｌ,５５Ｒを個別に制御するためのモータドライバ回路５７、回転ブラシ４３を駆動する回転ブラシ用モータ５８を制御するためのモータドライバ回路５９、電動送風機１３に組み込まれた送風機モータ７０を制御するためのモータドライバ回路９２、バッテリー１７からの電力を制御回路に供給する電源スイッチ６２、センサ６７を駆動制御するセンサ制御ユニット６６から構成される。

バッテリー１７から電力がモータドライバ回路５７，５９,９２と、制御部５４と、操作部６と、センサ制御ユニット６６に供給されると、制御部５４は、操作部６とセンサ６７からの出力を受けてモータドライバ回路５７，５９,９２を制御するようになっている。

センサ６７は前述のように回動機構部８１に設けられ（図３、図４参照）、この実施形態では、センサ６７として、図５に示す接続パイプ部４２（つまり、接続管４）の垂直線ＣＬから左方向への回動角度θＬが、θＬ≧Δθ（この実施形態では、Δθ＝１０度）になるとＯＮになるスイッチと、右方向への回動角度θＲが、θＲ≧ΔθになるとＯＮになるスイッチとを組み合わせて用いている。なお、このスイッチには、機械的スイッチの他、フォトインタラプタや磁気的近接スイッチなどが、好適に用いられる。

図７は、ハンドル５（図１）に設けられた操作部６の説明図である。同図に示すようには、操作部６には起動/停止スイッチ６３が設けられると共に、電源スイッチ６２（図６）も併せて設けられている。

＜電気掃除機の動作＞
このように構成された電気掃除機１が、図１に示すように床面に設置されているとき、使用者が電気掃除機１の後方からハンドル５を握って接続管４を手前に引くと、接続管４は屈曲機構部８０（図４）の作用により、後方へ使用者の身長に応じた角度、例えば２０〜４０度程度傾斜する。

そこで、使用者が操作部６（図７）の電源スイッチ６２を押してＯＮにし、起動/停止スイッチ６３を押して「起動」にすると、駆動輪用モータ５５Ｌ,５５Ｒ、送風機モータ７０及び回転ブラシ用モータ５８が駆動を開始する。

それによって、吸込口体４０は自動的に前進し始め、同時に回転ブラシ４３が回転し、電動送風機が駆動して、掃除作業が開始される。回転ブラシ４３の回転によって床面の塵埃が集められ、図２に示すように吸込口４１ａから空気と共に吸引流路１６、接続管４および流路３９を介して集塵室１１へ吸引される。

集塵室１１へ吸引された塵埃を含む空気は、集塵フィルタ１２によってろ過され、清浄な空気のみが流路１４を介して電動送風機１３から排気流路３７を介して外部へ排出される。

一方、集塵フィルタ１２によって捕集された塵埃は重力によって落下し、集塵室１１の底部に集積される。集塵室１１の集塵量が許容最大量に達すると、作業者は集塵室１１を掃除機本体２から取りはずし、集積された塵埃を廃棄する。なお、集塵フィルタ１２より落下せずに集塵フィルタ１２に付着した細かい塵埃は、洗浄などによって集塵フィルタ１２から除去される。

掃除作業中に、使用者が接続管４の傾きを、垂直線ＣＬ（図５）から左右方向に１０度（±１０度）以内の範囲に維持していると、駆動輪２６Ｌ,２６Ｒは同じ回転速度で同一方向に回転し、吸込口体４０は真っすぐに前進する。

次に、使用者が接続管４を、垂直線ＣＬ（図５）から１０度より大きい角度で左方向に傾けると、その状態をセンサ６７が検出して制御部５４に入力し、制御部５４は駆動輪２６Ｌの回転速度が駆動輪２６Ｒの回転速度よりも低くなるようにモータドライバ回路５７を制御する。

それによって、吸込口体４０は左方向に旋回する。旋回の半径の大きさは、駆動輪２６Ｌ,２６Ｒの回転速度の差に反比例する。そして、使用者が接続管４の傾きを、垂直線ＣＬ（図５）に対して１０度以内の範囲に戻すと、駆動輪２６Ｌ,２６Ｒは再び同じ回転速度で回転し、吸込口体４０は真っすぐに前進する。

次に、使用者が接続管４を、垂直線ＣＬ（図５）から１０度より大きい角度で右方向に傾けると、その状態をセンサ６７が検出して制御部５４に入力し、制御部５４は駆動輪２６Ｒの回転速度が駆動輪２６Ｌの回転速度よりも低くなるようにモータドライバ回路５７を制御する。

それによって、吸込口体４０は右方向に旋回する。そして、使用者が接続管４の傾きを、垂直線ＣＬ（図５）に対して１０度以内の範囲に戻すと、駆動輪２６Ｌ,２６Ｒは再び同じ回転速度で回転し、吸込口体４０は真っすぐに前進する。

このように、作業者は、ハンドル５を握る手で接続管４を左右に傾けるだけで、吸込口体４０を任意の方向に運転することができるので、電気掃除機の作業性が向上する。

掃除作業を終了するときには、作業者は操作部６（図７）の起動/停止スイッチを押して「停止」にする。これによって、駆動輪２６Ｌ,２６Ｒによる走行動作、回転ブラシ４３の回転動作および吸込口４１ａの吸込動作が停止する。そこで、作業者は、操作部６の電源スイッチ６２を押してＯＦＦにし、電気掃除機１を図１および図２に示す姿勢に戻して再び床面Ｆ上に自立させ、掃除作業を終了する。

（実施形態２）
この発明の実施形態２においては、実施形態１におけるセンサ６７（図３、図４参照）に、図５に示す接続パイプ部４２の垂直線ＣＬに対する左右方向の回動角度を計測する角度センサを使用し、制御部５４は、計測された回動角度の大きさに左右の駆動輪の回転速度の差が比例するように、駆動輪用モータ５５Ｌ,５５Ｒを制御するようになっている。その他の構成は、実施形態１と同等である。なお、角度センサには、ロータリーエンコーダやポテンショメータなどを用いることができる。

従って、この実施形態では、掃除作業中に、使用者が接続管４の、垂直線ＣＬ（図５）に対応する回動角度θＬ，θＲを、θＬ＝θＲ＝０に維持していると、駆動輪２６Ｌ,２６Ｒは同じ回転速度で同一方向に回転し、吸込口体４０は真っすぐに前進する。

次に、使用者が接続管４を、垂直線ＣＬ（図５）に対して左方向に傾ける、つまり接続パイプ部４２を左へ回動させると、その回動角度θＬをセンサ６７が検出して制御部５４に入力し、制御部５４は駆動輪２６Ｌの回転速度が駆動輪２６Ｒの回転速度よりもθＬに比例した回転速度まで低くなるようにモータドライバ回路５７を制御する。

それによって、吸込口体４０は左方向に旋回するが、旋回の半径の大きさは、駆動輪２６Ｌ,２６Ｒの回転速度の差に反比例し、θＬが大きくなるにつれて小さくなる。従って、使用者は、吸込口体４０の左方向への旋回角度の大きさを、接続管４の傾き（回動角θＬ）の大きさを加減することにより調整することができる。

使用者が接続管４を、垂直線ＣＬ（図５）に対して右方向に傾けた場合も同様に、吸込口体４０の右方向への旋回角度の大きさを、接続管４の傾き（回動角θＲ）の大きさを加減することにより調整することができる。

そして、使用者が接続管４を垂直線ＣＬ（図５）に対応する位置まで戻すと、駆動輪２６Ｌ,２６Ｒは再び同じ回転速度で回転し、吸込口体４０は真っすぐに前進する。

このように、作業者は、ハンドル５を握る手で接続管４を左右に傾ける角度を変化させるだけで、吸込口体４０を任意の旋回角度で旋回させることができるので、吸込口体４０の操作が容易になり、電気掃除機の作業性が向上する。

（実施形態３）
図８はこの発明の実施形態３の図６対応図、図９はこの発明の実施形態３の図７対応図である。この実施形態は、実施形態１から図３、図４および図６に示すセンサ６７と、図６に示すセンサ制御ユニット６６とを除去し、図１、図６および図７に示す操作部６を図９に示す操作部６ａで置換したものである。

図９に示す操作部６ａには、実施形態１と同じ電源スイッチ６２および起動/停止スイッチ６３に加えて、左押しボタンスイッチ６１Ｌと右押しボタンスイッチ６１Ｒが設けられている。

そして、制御部５４（図８）は、左押しボタンスイッチ６１Ｌが押されている間は駆動輪２６Ｌの回転速度が駆動輪２６Ｒの回転速度よりも所定回転速度だけ低くなるように、また、右押しボタンスイッチ６１Ｒが押されている間は駆動輪２６Ｒの回転速度が駆動輪２６Ｌの回転速度よりも所定回転速度だけ低くなるように、モータドライバ回路５７を制御するようになっている。その他の構成は、実施形態１と同等である。

従って、この実施形態では、掃除作業中に、使用者が左押しボタンスイッチ６１Ｌ又は右押しボタンスイッチ６１Ｒのいずれをも押さない場合には、駆動輪２６Ｌ,２６Ｒは同じ回転速度で同一方向に回転し、吸込口体４０は真っすぐに前進する。

次に、使用者がハンドル５を握る手で左押しボタンスイッチ６１Ｌを押すと、押し続ける間、制御部５４は駆動輪２６Ｌの回転速度が駆動輪２６Ｒの回転速度よりも低くなるようにモータドライバ回路５７を制御する。

それによって、吸込口体４０は左方向に旋回する。旋回の半径の大きさは、駆動輪２６Ｌ,２６Ｒの回転速度の差に反比例する。そして、使用者が左押しボタンスイッチ６１Ｌを離すと、駆動輪２６Ｌ,２６Ｒは再び同じ回転速度で回転し、吸込口体４０は真っすぐに前進する。

次に、使用者がハンドル５を握る手で右押しボタンスイッチ６１Ｒを押すと、押し続ける間、制御部５４は駆動輪２６Ｒの回転速度が駆動輪２６Ｌの回転速度よりも低くなるようにモータドライバ回路５７を制御する。

それによって、吸込口体４０は右方向に旋回する。そして、使用者が右押しボタンスイッチ６１Ｒを離すと、駆動輪２６Ｌ,２６Ｒは再び同じ回転速度で回転し、吸込口体４０は真っすぐに前進する。

このように、作業者は、ハンドル５を握る手で操作部６ａの左押しボタンスイッチ６１Ｌ又は右押しボタンスイッチ６１Ｒのいずれかを押すだけで、吸込口体４０を任意の方向に走行させることができるので、吸込口体４０の移動操作が容易になり、電気掃除機の作業性が向上する。

１ 電気掃除機、２ 掃除機本体、４ 接続管、５ ハンドル、６ 操作部、７ 接続部、９ 接続部、１１ 集塵室、１２ 集塵フィルタ、１３ 電動送風機、１４ 通風路、１６ 吸引流路、１７ バッテリー、２０ 回転軸、２２ 出力軸、２３ 小径プーリ、２４ 大径プーリ、２５ ベルト、２６Ｌ,２６Ｒ 駆動輪、２７Ｌ,２７Ｒ 開口、２８Ｌ,２８Ｒ 駆動軸、３０Ｌ,３０Ｒ 減速機、３６Ｌ,３６Ｒ 後部車輪、３７ 排気流路、 ３９ 流路、４０ 吸込口体、４１ 本体ケース、４１ａ 吸込口、４２ 接続パイプ部、４３ 回転ブラシ、５０ 底面、５１ ＣＰＵ、５２ ＲＯＭ、５３ ＲＡＭ、５４ 制御部、５５Ｌ,５５Ｒ 駆動輪用モータ、５７ モータドライバ回路、５８ 回転ブラシ用モータ、５９ モータドライバ回路、６２ 電源スイッチ、６３ 起動/停止スイッチ、６７ センサ、７０ 送風機モータ、８０ 屈曲機構部、８１ 回動機構部、９２ モータドライバ回路、ＣＬ 垂直線、Ｆ 床面

Claims (5)

1. 塵埃を吸引するための電動送風機と吸引した塵埃を収容するための集塵室とを内蔵する掃除機本体と、塵埃を吸込む吸込口を有する吸込口体と、前記吸込口体を前記掃除機本体に接続する接続管と、前記吸込口体に設けられた駆動輪およびそれを駆動するモータと、前記モータを駆動制御する制御部と、使用者が保持するために握るハンドルと、入力可能な入力部とを備え、前記制御部は前記入力部からの出力を受けて前記モータの回転速度を独立して制御し、それによって前記吸込口体の移動方向を変化させることを特徴とする電気掃除機。
2. 前記吸込口体は前記接続管の先端が接続される接続パイプ部を備え、前記接続パイプ部は前記接続管を前記吸込口体の前進方向に沿って屈曲可能に支持する屈曲機構部と、屈曲する前記接続管を前記吸込口体の前進方向に対して左右方向に回動可能に支持する回動機構部とを備え、前記入力部が前記回動機構部の近傍に設けられ前記接続管の回動角度を検出するセンサを備える請求項１記載の電気掃除機。
3. 前記制御部は、前記センサが所定範囲を超える回動角度を検出した時に、前記モータの回転速度を異ならせる請求項２記載の電気掃除機。
4. 前記制御部は、前記センサの検出角度の大きさに応じて前記モータの回転速度の大きさを変化させる請求項２記載の電気掃除機。
5. 前記入力部は、前記ハンドルの近傍に設けられ前記制御部に入力して前記モータの回転速度を変化させる手動スイッチを備える請求項１記載の電気掃除機。

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