WO2015122040A1 - 自走式電気掃除機の充電ユニットと充電システム - Google Patents

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WO2015122040A1
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シャープ株式会社
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Definitions

  • This invention relates to a charging unit (charging base) and a charging system of a self-propelled electric vacuum cleaner.
  • the present invention has been made in consideration of such circumstances, and pays attention to the floor surface detection sensor provided in the self-propelled electric vacuum cleaner, and by using it, the vacuum cleaner can be returned efficiently.
  • a charging unit and a charging system are provided.
  • the present invention relates to a unit for charging a battery of a self-propelled vacuum cleaner that travels on the floor surface based on the outputs of the infrared reflection type floor surface detection sensor and the infrared detection sensor, and an infrared ray for indicating a return path
  • the infrared transmission unit and the infrared absorption unit, the infrared transmission unit and the infrared absorption unit are configured such that the vacuum cleaner detects infrared rays with the infrared detection sensor and the floor surface detection sensor absorbs the infrared rays.
  • the charging unit for a self-propelled electric vacuum cleaner is provided so that it can be returned to the charging unit by detecting the portion.
  • the charging unit since the charging unit includes an infrared transmission unit that emits infrared rays for indicating a return path and an infrared absorption unit, the self-propelled vacuum cleaner detects infrared rays with the detection sensor, By detecting the infrared absorbing portion with the surface detection sensor, it is possible to return to the charging unit with high accuracy and efficiency.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1. It is a perspective view of the upper surface front side of the self-propelled electric vacuum cleaner shown in FIG. It is a perspective view of the bottom face side of the self-propelled electric vacuum cleaner shown in FIG. It is a figure corresponding to FIG. 2 which shows the state which took out the dust collector. It is a principal part enlarged view of the self-propelled vacuum cleaner shown in FIG. It is a block diagram which shows the control system of the self-propelled electric vacuum cleaner shown in FIG. It is a perspective view of the charging unit which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 12 is a view corresponding to FIG. 11 of Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram corresponding to FIG. 12 of Embodiment 2 of the present invention. It is FIG. 11 corresponding
  • FIG. 13 is a diagram corresponding to FIG. 12 of Embodiment 3 of the present invention. It is FIG. 11 corresponding view of Embodiment 4 of this invention.
  • FIG. 13 is a diagram corresponding to FIG. 12 of Embodiment 4 of the present invention.
  • a charging unit for a self-propelled electric vacuum cleaner is a unit for charging a battery of a self-propelled electric vacuum cleaner that travels on the floor surface based on outputs of an infrared reflection type floor surface detection sensor and an infrared detection sensor.
  • An infrared transmission unit that emits infrared rays for indicating a return path, and an infrared absorption unit, wherein the infrared transmission unit and the infrared absorption unit detect the infrared rays by the cleaner using the infrared detection sensor; and
  • the floor surface detection sensor is installed so as to be able to return to the charging unit by detecting the infrared absorbing portion.
  • the infrared reflection type floor surface detection sensor is, for example, a combination of an infrared light emitting element (LED) and a light receiving element (phototransistor), and the floor surface is irradiated with infrared rays to receive the reflected light. The presence or absence of (step) is detected.
  • LED infrared light emitting element
  • phototransistor phototransistor
  • the infrared absorbing portion has a function of absorbing infrared rays from the floor surface detection sensor, and a sheet-like infrared absorbing member, such as a commercially available graphite sheet, can be installed along the floor surface. Etc. are preferably used.
  • the infrared ray absorbing portion may be composed of a plurality of infrared ray absorbing members arranged along the floor surface in the vicinity of the return path.
  • the infrared absorbing member may be composed of two strip-shaped infrared absorbing members arranged parallel to the return path and along the floor surface.
  • the infrared absorbing portion may be formed of a strip-shaped infrared absorbing member that is disposed perpendicular to the return path and along the floor surface.
  • the band-shaped infrared absorbing member may be composed of a plurality of band-shaped infrared absorbing members arranged in parallel at intervals.
  • the self-propelled vacuum cleaner is provided with an infrared reflection type floor detection sensor, and the charging unit is provided with an infrared absorber.
  • the self-propelled vacuum cleaner absorbs infrared rays by the floor detection sensor.
  • the charging system of the self-propelled electric vacuum cleaner which returns to a charging unit and charges while detecting a part is provided.
  • FIG. 1 is a top rear perspective view of a self-propelled vacuum cleaner according to the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1
  • FIG. 4 is a bottom perspective view of the self-propelled electric vacuum cleaner shown in FIG. 1
  • FIG. 5 is a diagram showing a state where the dust collector is taken out.
  • a self-propelled electric vacuum cleaner (hereinafter referred to as “vacuum cleaner”) 1 according to Embodiment 1 has a floor surface (surface to be cleaned) F (FIG. 2) at an installed location. While self-propelled, the air containing dust on the floor surface F is sucked and the air from which the dust has been removed is exhausted to clean the floor surface.
  • the vacuum cleaner 1 includes a disk-shaped housing 2, and a rotating brush 9, a side brush 10, a dust box (hereinafter referred to as a dust collector) 30, an electric blower 22, and a pair of drives are provided inside and outside the housing 2.
  • a wheel 29, a rear wheel 26, a front wheel 27, and the like are provided.
  • a portion where the front wheel 27 is disposed is a front portion
  • a portion where the rear wheel 26 is disposed is a rear portion
  • a portion where the dust collecting device 30 is disposed is an intermediate portion.
  • the housing 2 has a circular bottom plate 2 a (FIG. 4) having a suction port 6 formed at a position near the boundary with the intermediate portion in the front portion, and a dust collector 30 with respect to the housing 2.
  • a top plate 2b (FIG. 1) having a lid 3 that opens and closes in the middle is provided, and a side plate 2c provided along the outer periphery of the bottom plate 2a and the top plate 2b.
  • the bottom plate 2a shown in FIG. 4 is formed with a plurality of holes for projecting the lower portions of the front wheel 27, the pair of drive wheels 29 and the rear wheel 26 from the inside of the housing 2 to the outside of the top plate 2b shown in FIG.
  • An exhaust port 7 is formed at the boundary between the front part and the intermediate part.
  • the side plate 2c is divided into two parts in the front-rear direction, and the side front part is provided to be displaceable so as to function as a bumper.
  • an exhaust port 7 is provided in the front portion of the top plate 2 b of the housing 2.
  • the rear portion of the top plate 2b of the housing 2 includes a power switch (push button switch) 62, a start switch operated by the user, a switch for checking the fullness of the dust collection amount described later, and a switch for inputting various other conditions.
  • an infrared detection main sensor 110 is provided at the front end of the top plate 2b of the housing 2, and three infrared detection sub-sensors 111a to 111c and a single one are provided at the front portion of the side plate 2c.
  • An ultrasonic ranging sensor 112 is provided.
  • the infrared detection main sensor 110 can detect infrared rays incident from all directions (360 °), and the infrared detection sub-sensors 111a to 111c can detect infrared rays incident at a predetermined angle from the front. Further, the ultrasonic distance measuring sensor 112 emits ultrasonic waves forward and measures the distance by reflection thereof.
  • the rear portion has a rear storage chamber R3 for storing the control board 15 of the control portion, the battery (storage battery) 14, the charging input terminals 4a and 4b, and the like, and the suction path 11 near the boundary between the front portion and the intermediate portion. And an exhaust passage 12.
  • the suction passage 11 communicates the suction port 6 (FIG. 4) and the intermediate storage chamber R2, and the exhaust passage 12 communicates the intermediate storage chamber R2 and the front storage chamber R1.
  • Each of the storage chambers R1, R2, R3, the suction path 11 and the exhaust path 12 is partitioned by a partition wall 39 provided inside the housing 2 and constituting these spaces.
  • the pair of driving wheels 29 are fixed to a pair of rotating shafts that intersect at right angles with a center line C (FIG. 2) passing through the center of the casing 2, and the casing 2 is rotated when the pair of driving wheels 29 rotate in the same direction.
  • the housing 2 rotates around the center line C.
  • the rotation shafts of the pair of drive wheels 29 are coupled so that rotational force can be obtained individually from the pair of drive wheel motors, and each motor is fixed to the bottom plate 2a of the housing directly or via a suspension mechanism. ing.
  • the pair of driving wheels 29 is arranged in the middle in the front-rear direction with respect to the housing 2, the front wheels 27 are floated from the floor surface F, and the weight of the self-propelled vacuum cleaner 1 is set to the pair of driving wheels 29 and the rear wheels.
  • the weight in the front-rear direction is distributed to the housing 2 so that it can be supported by 26. Thereby, the dust in front of the course can be guided to the suction port 6 without being blocked by the front wheel 27.
  • FIG. 4 is an open surface of a recess 8 (FIG. 2) formed on the bottom surface (bottom plate 2a) of the housing 2 so as to face the floor surface F, and a bottom plate as a suction body is formed in the recess 8. Is inserted into the suction port 6.
  • a rotating brush 9 (FIG. 4) that rotates about an axis parallel to the bottom surface of the housing 2 is provided in the recess 8, and a rotation axis that is perpendicular to the bottom plate 2 a is provided on the left and right sides of the recess 8.
  • the side brush 10 which rotates is provided.
  • the rotating brush 9 is formed by implanting a brush in a spiral shape on the outer peripheral surface of a roller that is a rotating shaft.
  • the side brush 10 is formed by providing four bundles of brushes 10a radially at the lower end of the rotating shaft.
  • the rotary shaft of the rotary brush 9 is connected to a brush drive motor, and the rotary shaft of the side brush 10 is connected to a drive motor of the side brush. Further, as shown in FIG. 3, a brushed brush 65 as a blade-like capturing member is provided at the rear edge of the suction port 6 to capture dust that has not been sucked by the suction port 6 and prevent scattering of dust. ing.
  • control circuit constituting a control system (FIG. 8) to be described later, that is, a microcomputer for controlling the self-propelled vacuum cleaner 1, a drive wheel 29, a rotating brush 9 and the like.
  • a control circuit such as a motor driver circuit for driving each element such as the side brush 10 and the electric blower 22 is provided.
  • Charging input terminals 4a and 4b for charging the battery 14 are provided at the rear end of the side plate 2c of the housing 2 as shown in FIG.
  • the self-propelled electric vacuum cleaner 1 that cleans the room while self-propelled returns to the charging unit (charging base) 40 (FIG. 2) installed in the room.
  • the charging input terminals 4a and 4b come into contact with the output terminals 41a and 41b provided in the charging unit 40, and the battery 14 is charged.
  • the charging stand 40 connected to a commercial power source (outlet) is usually installed along the side wall S in the room.
  • the dust collector 30 shown in FIG. 2 is normally stored in the intermediate storage chamber R2 above the axis of the rotation shaft of both drive wheels 29 in the housing 2 and collected in the dust collector 30. When discarding the dust, the dust collector 30 can be taken in and out by opening the lid 3 of the housing 2 as shown in FIG.
  • An inflow path 34 communicating with the suction path 11 of the housing 2 and the housing 2 in a state where the dust collecting device 30 is housed in the intermediate storage chamber R2 of the housing 2 are disposed at the front portion of the side wall of the dust collecting container 31.
  • An exhaust passage 35 communicating with the exhaust passage 12 is provided.
  • floor surface detection sensors 13a and 13b are installed on both sides of the rear wheel 26, respectively, and floor surface detection is performed on the front side of the pair of drive wheels 29, respectively. Sensors 13c and 13d are installed.
  • the vacuum cleaner 1 detects a large level difference (cliff) on the floor using these during traveling, prevents the vehicle from falling into the large level difference (cliff) and causing the vehicle to become unmovable, and to the charging unit 40 (FIG. 2). At the time of return, as will be described later, the infrared absorbing member is detected using these to check the return path.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the configuration of the floor detection sensor 13a.
  • the floor surface detection sensor 13a includes a sensor module 113, and an infrared light emitting element (LED) 114 and a light receiving element (phototransistor) 116 are mounted in the translucent case.
  • LED infrared light emitting element
  • phototransistor phototransistor
  • the infrared light emitted from the infrared light emitting element 114 irradiates the object (floor surface F), and the reflected light is received by the light receiving element 115.
  • the object does not exist within the predetermined irradiation distance or when infrared light is absorbed by the object, the reflected light received is lower than the predetermined value. Therefore, the presence or absence of a floor surface or the presence or absence of an infrared absorbing member is detected.
  • the other floor surface detection sensors 13b to 13d have the same configuration.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a control system that controls the vacuum cleaner 1.
  • the control system includes a control unit 54 having a microcomputer comprising a CPU 51, a ROM 52, and a RAM 53, and a motor driver circuit for controlling driving wheel motors 55 and 56 for driving the two driving wheels 29, respectively.
  • a motor driver circuit 68 for controlling the motor 69, a power switch 62, a sensor control unit 66 for driving and controlling various sensors 67, an input unit 63, and a display unit 64 are provided.
  • the various sensors 67 include floor detection sensors 13a to 13d, an ultrasonic distance measuring sensor 112, an infrared detection main sensor 110, and infrared detection subsensors 111a to 111c.
  • the DC motor 69 is a permanent magnet excitation DC motor.
  • the output power of the battery 14 is supplied to the motor driver circuits 57, 92, 59, and 68, and to the control unit 54, the input unit 63, the display unit 64, the sensor control unit 66, and the like. Are also supplied.
  • the CPU 51 of the control unit 54 is a central processing unit that performs arithmetic processing on signals received from the input unit 63 and various sensors 67 based on a program stored in the ROM 52 in advance, and motor driver circuits 57, 92, 59. 68, the display unit 64, and the like.
  • the RAM 53 temporarily stores various commands input by the user from the input unit 63, various operating conditions of the self-propelled electric vacuum cleaner 1, outputs of various sensors 65, and the like.
  • the RAM 53 can store a travel map of the cleaner 1.
  • the travel map is information related to travel such as the travel route and travel speed of the cleaner 1, and can be stored in advance in the RAM 53 by the user, or can be automatically recorded during the cleaning operation of the cleaner 1 itself.
  • the control unit 54 has a function of detecting the terminal voltage of the battery 14 and the like to detect the remaining amount of electricity stored in the battery 14.
  • the casing 2 self-propells within a predetermined range and removes dust on the floor surface F from the inlet 6. Inhale air containing. At this time, the dust on the floor surface F is scraped up by the rotation of the rotating brush 9 and guided to the suction port 6. Further, the dust on the side of the suction port 6 is guided to the suction port 6 by the rotation of the side brush 10.
  • Air containing dust sucked into the housing 2 from the suction port 6 passes through the suction passage 11 of the housing 2 and the inflow passage 34 of the dust collector 30 as indicated by an arrow A1 in FIG. It flows into the dust collecting container 31.
  • the airflow that has flowed into the dust collection container 31 passes through the filter portion 33, flows into the space between the filter portion 33 and the cover portion 32, and is discharged to the exhaust passage 12 through the discharge passage 35. At this time, the dust contained in the airflow in the dust collecting container 31 is captured by the filter unit 33, so that the dust accumulates in the dust collecting container 31.
  • the airflow flowing into the exhaust passage 12 from the dust collector 30 flows into the front storage chamber R1 as shown by the arrow A2 in FIG. 2, and flows through the first exhaust passage and the second exhaust passage (not shown). Then, as indicated by an arrow A3 in FIG. 2, the air is discharged as clean air dust-removed by the filter unit 33 obliquely upward to the rear from the exhaust port 7 provided on the upper surface of the housing 2.
  • the vacuum cleaner 1 moves the center line C by rotating the right and left drive wheels 29 forward in the same direction, moving forward, moving backward in the same direction, moving backward, and rotating in the opposite directions. Turn to the center.
  • the vacuum cleaner 1 can be self-propelled and cleaned, avoiding a big level
  • FIG. 8 is an external perspective view of the charging unit according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the charging unit 40 includes a main body 101 and an installation plate 102 of an infrared absorbing member that extends horizontally from the bottom surface of the main body 101.
  • the main body 101 has an output terminal 41a, 41b for outputting charging power in contact with the charging input terminals 4a, 4b (FIG. 1) on the front surface, and an infrared ray for emitting an infrared ray for indicating a return path to the cleaner 1.
  • the transmitter 103 and the ultrasonic receiver 105 for receiving the ultrasonic wave transmitted from the ultrasonic distance sensor 112 (FIG. 3) are provided.
  • substantially square sheet-like infrared absorbing members 115a and 115b are installed on the upper surface of the installation plate 102.
  • Commercially available graphite sheets are used here for the infrared absorbing members 115a and 115b.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a control system for controlling the charging unit 40. As shown in the figure, this control system includes a control unit 106, a power conversion unit 107, an infrared transmission unit 103, a connection unit 104, an ultrasonic reception unit 105, and a power outlet 108.
  • this control system includes a control unit 106, a power conversion unit 107, an infrared transmission unit 103, a connection unit 104, an ultrasonic reception unit 105, and a power outlet 108.
  • the control unit 106 includes a microcomputer including a CPU, a ROM, and a RAM.
  • the connection unit 104 includes a detection circuit that detects and notifies the control unit 106 when the charging input terminals 4a and 4b (FIGS. 1 and 2) come into contact with the output terminals 41a and 41b.
  • the power conversion unit 107 converts commercial power (AC100V, 50/60 Hz) input from the commercial power supply 109 via the outlet 108 into charging power (DC24V) and control power (DC5V) for the battery 14 (FIG. 7). It is like that.
  • the converted control power is supplied to the control unit 106, the infrared transmission unit 103, the connection unit 104, and the ultrasonic reception unit 105.
  • connection unit 104 detects the contact operation and notifies the control unit 106, whereby the power conversion unit 107 connects the charging power.
  • the signal is output to the output terminals 41a and 41b via the unit 104.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing the feedback operation of the vacuum cleaner 1 to the charging unit 40.
  • the charging unit 40 irradiates the vacuum cleaner 1 with infrared IR having a diffusion angle of 20 ° to 30 ° in the direction of the arrow from the infrared transmitter 103 (FIG. 8) in order to show the return path.
  • the controller 54 determines that it is necessary to return to the charging unit 40
  • the cleaner 1 Is present in the irradiation region of the infrared IR as shown in FIG. 10A
  • the infrared detection main sensor 110 detects the infrared IR and temporarily stops. Then, the vehicle rotates on the spot, detects the direction in which the charging unit 40 exists as shown in FIG. 5B, and changes the direction to that direction.
  • the three infrared detection sub-sensors 111a to 111c can detect the infrared IR, and the cleaner 1 travels along the return path indicated by the infrared IR. To do.
  • the infrared IR is changed from continuous light to intermittent light ( Pulsed light).
  • the control unit 54 confirms that the cleaner 1 has correctly traveled along the return path indicated by the infrared IR.
  • the ultrasonic distance measuring sensor 112 detects that the vehicle has further moved forward and has approached the charging unit 40 up to a predetermined distance, the cleaner 1 temporarily stops, rotates by 180 °, and outputs from the charging unit 40.
  • the charging input terminals 4a and 4b (FIG. 1) are made to face the terminals 41a and 41b (FIG. 8).
  • infrared absorbing members 115 a and 115 b are installed on the installation plate 102 of the charging unit 40, thereby accurately positioning the vacuum cleaner 1 with respect to the charging unit 40. .
  • the interval A between the infrared absorbing members 115a and 115b corresponds to the interval B between the floor surface detection sensors 13a and 13b of the cleaner 1. Further, graphite sheets are used for the infrared absorbing members 115a and 115b.
  • FIG. 12 shows a situation in which the cleaner 1 further approaches the charging unit 40 from the position shown in FIG.
  • the floor surface detection sensors 13a and 13b overlap the infrared absorption members 115a and 115b, respectively, and the infrared absorption members 115a and 115b are simultaneously detected by the floor surface detection sensors 13a and 13b. .
  • the control unit 54 determines that the cleaner 1 is correctly traveling along the return path indicated by the infrared IR, and moves backward as it is.
  • the control unit 54 stops the backward movement of the cleaner 1 as soon as charging is started, and continues the charging operation as it is.
  • control unit 54 determines that the cleaner 1 has traveled obliquely with respect to the return path indicated by the infrared IR. Therefore, the controller 54 temporarily retracts the cleaner 1 to the position shown in FIG. 11, calculates a detection timing shift (time difference), and sets the traveling direction of the cleaner 1 as shown in FIG. Correct it.
  • the infrared absorbing member 115b is not detected at all by the floor detecting sensor 13b even after the infrared absorbing member 115a is detected by the floor detecting sensor 13a.
  • control unit 54 determines that the cleaner 1 has shifted in parallel with the return path indicated by the infrared IR. Therefore, the cleaner 1 is once moved forward, and its traveling direction is corrected so as to be as shown in FIG.
  • FIG. 13 is a diagram corresponding to FIG. 11 of this embodiment. That is, in this embodiment, the infrared absorbing members 115a and 115b provided on the installation base 102 of the charging unit 40 in the first embodiment are replaced with belt-shaped infrared absorbing members 115c and 115d, and other configurations. Is equivalent to the first embodiment.
  • the strip-shaped infrared absorbing members 115c and 115d are arranged symmetrically with respect to the return path indicated by the infrared IR, in parallel with a predetermined interval, and along the floor surface F (FIG. 2). Is placed on top.
  • the interval A between the infrared absorbing members 115c and 115d corresponds to the interval B between the floor surface detection sensors 13a and 13b of the cleaner 1.
  • graphite sheets are used for the infrared absorbing members 115c and 115d.
  • FIG. 14 shows a situation in which the cleaner 1 is closer to the charging unit 40 from the position shown in FIG.
  • the floor surface detection sensors 13a and 13b overlap the tips of the infrared absorption members 115c and 115d, respectively, and the infrared absorption members 115c and 115d are simultaneously detected by the floor surface detection sensors 13a and 13b. Is done.
  • the control unit 54 determines that the vacuum cleaner 1 has started to properly travel along the return path indicated by the infrared IR, and further proceeds. However, after that, if for some reason at least one of the floor surface detection sensors 13a and 13b no longer detects the infrared absorbing members 115c and 115d as shown in FIG. 14B, the control unit 54 enters the course of the cleaner 1. Judge that an abnormality has occurred. Therefore, the self-propelled vacuum cleaner 1 is once moved forward to the position shown in FIG. 13, and the traveling direction is corrected so as to be as shown in FIG.
  • the strip-shaped infrared absorbing member 115e is disposed on the installation plate 102 so as to be orthogonal to the return path indicated by the infrared IR and along the floor surface F (FIG. 2).
  • a graphite sheet is also used for the infrared absorbing member 115e.
  • FIG. 16 shows a situation in which the cleaner 1 is further approached from the position shown in FIG. 15 toward the charging unit 40.
  • the infrared absorbing member 115e is simultaneously detected by the floor surface detection sensors 13a and 13b.
  • control unit 54 determines that the self-propelled vacuum cleaner 1 is correctly traveling along the return path indicated by the infrared IR, and further proceeds.
  • FIG. 16 (b) there is a difference in the timing at which the floor surface detection sensors 13a and 13b detect the infrared absorbing member 115e.
  • control unit 54 determines that the cleaner 1 is traveling obliquely with respect to the return path indicated by the infrared IR. Therefore, the control unit 54 temporarily retracts the cleaner 1 to the position shown in FIG. 15, calculates a timing shift (time difference), and corrects the traveling direction as shown in FIG.
  • FIG. 17 is a diagram corresponding to FIG. 15 of this embodiment. That is, in this embodiment, in Embodiment 3, a band-shaped infrared absorbing member (graphite sheet) 115f is added in parallel to the band-shaped infrared absorbing member 115e provided on the installation allowance 102 of the charging unit 40 at a predetermined interval.
  • the other configuration is the same as that of the third embodiment.
  • FIG. 18 shows a situation in which the cleaner 1 is further closer to the charging unit 40 from the position shown in FIG.
  • the first infrared absorbing member 115e is simultaneously detected by the floor surface detection sensors 13a and 13b.
  • the vacuum cleaner 1 is guided by the infrared absorbing member, and can return to the charging unit 40 efficiently and accurately.

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Abstract

　赤外線反射型の床面検知センサと赤外線検知センサとの出力に基づいて床面を走行する自走式電気掃除機のバッテリを充電するユニットであって、帰還路を示すための赤外線を出射する赤外線送信部と、赤外線吸収部とを備え、前記赤外線送信部と赤外線吸収部は、前記掃除機が前記赤外線検知センサで赤外線を検知し、かつ、前記床面検知センサで前記赤外線吸収部を検知することにより充電ユニットへ帰還できるように設置されたことを特徴とする自走式電気掃除機用充電ユニット。

Description

自走式電気掃除機の充電ユニットと充電システム
　この発明は自走式電気掃除機の充電ユニット（充電台）と充電システムに関する。
　この発明の背景技術としては、充電台から送信される赤外線を赤外線検知センサによって検知しながら充電台へ帰還するようにした自走式電気掃除機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１３－１４６３０２号公報
　しかしながら、従来のこのような自走式電気掃除機では、赤外線検知センサのみで充電台への帰還路を検出するためその検出精度が低く、充電台の所望の位置に帰還するのに時間を要することから、その改善が望まれていた。
　この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、自走式電気掃除機が備える床面検知センサに着目し、それを利用することにより、掃除機を効率よく帰還させることが可能な充電ユニットと充電システムを提供するものである。
　この発明は、赤外線反射型の床面検知センサと赤外線検知センサとの出力に基づいて床面を走行する自走式電気掃除機のバッテリを充電するユニットであって、帰還路を示すための赤外線を出射する赤外線送信部と、赤外線吸収部とを備え、前記赤外線送信部と赤外線吸収部は、前記掃除機が前記赤外線検知センサで赤外線を検知し、かつ、前記床面検知センサで前記赤外線吸収部を検知することにより充電ユニットへ帰還できるように設置されたことを特徴とする自走式電気掃除機用充電ユニットを提供するものである。
　この発明によれば、充電ユニットが帰還路を示すための赤外線を出射する赤外線送信部と赤外線吸収部とを備えるので、自走式電気掃除機は赤外線を検知センサで赤外線を検知しながら、床面検知センサで赤外線吸収部を検知することにより、精度よく効率的に充電ユニットへ帰還することができる。
この発明の実施形態１に係る自走式電気掃除機の上面後方側の斜視図である。 図１のＡ－Ａ矢視断面図である。 図１に示す自走式電気掃除機の上面前方側の斜視図である。 図１に示す自走式電気掃除機の底面側の斜視図である。 集塵装置を取り出した状態を示す図２対応図である。 図１に示す自走式電気掃除機の要部拡大図である。 図１に示す自走式電気掃除機の制御系を示すブロック図である。 この発明の実施形態１に係る充電ユニットの斜視図である。 図８に示す充電ユニットの制御系を示すブロック図である。 この発明の実施形態１帰還動作を示す説明図である。 この発明の実施形態１の充電ユニットと自走式電気掃除機を示す上面図である。 この発明の実施形態１の動作の詳細を示す説明図である。 この発明の実施形態２の図１１対応図である。 この発明の実施形態２の図１２対応図である。 この発明の実施形態３の図１１対応図である。 この発明の実施形態３の図１２対応図である。 この発明の実施形態４の図１１対応図である。 この発明の実施形態４の図１２対応図である。
　この発明による自走式電気掃除機用充電ユニットは、赤外線反射型の床面検知センサと赤外線検知センサとの出力に基づいて床面を走行する自走式電気掃除機のバッテリを充電するユニットであって、帰還路を示すための赤外線を出射する赤外線送信部と、赤外線吸収部とを備え、前記赤外線送信部と赤外線吸収部は、前記掃除機が前記赤外線検知センサで赤外線を検知し、かつ、前記床面検知センサで前記赤外線吸収部を検知することにより充電ユニットへ帰還できるように設置されたことを特徴とする。
　ここで、赤外線反射型の床面検知センサとは、例えば赤外線発光素子（ＬＥＤ）と受光素子（フォトトランジスタ）とを組合せ、床面に赤外線を照射させてその反射光を受光することにより床面（段差）の有無を検知するものである。
　また、赤外線吸収部とは、前記床面検知センサからの赤外線を吸収する機能を有するものであり、これには床面に沿って設置できるようにシート状の赤外線吸収部材、例えば市販のグラファイトシートなどが好適に用いられる。
　この発明において、前記赤外線吸収部は、前記帰還路の近傍に前記床面に沿うように配置された複数の赤外線吸収部材からなってもよい。
　前記赤外線吸収部材は、前記帰還路に平行に、かつ、前記床面に沿うように配置された２本の帯状の赤外線吸収部材からなってもよい。
　前記赤外線吸収部は、前記帰還路に直交し、かつ、前記床面に沿うように配置された帯状の赤外線吸収部材からなってもよい。前記帯状の赤外線吸収部材は、間隔を有して平行に配置された複数の帯状の赤外線吸収部材からなってもよい。
　この発明は、別の観点から、自走式電気掃除機に赤外線反射型の床面検知センサを、充電ユニットに赤外線吸収部をそれぞれ設け、自走式電気掃除機は床面検知センサにより赤外線吸収部を検知しながら充電ユニットへ帰還して充電を行う自走式電気掃除機の充電システムを提供するものである。
　以下、図面に示す実施形態を用いてこの発明を詳述する。これ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）
（１）自走式電気掃除機の構成
　図１はこの発明に係る自走式電気掃除機の上面後方側斜視図、図２は図１のＡ－Ａ矢視断面図、図３は図１に示される自走式電気掃除機の上面前方側斜視図、図４は図１に示される自走式電気掃除機の底面側斜視図、図５は集塵装置が取り出された状態を示す図２対応図である。
　図１～図５に示されるように、実施形態１に係る自走式電気掃除機（以下、掃除機という）１は、設置された場所の床面（被清掃面）Ｆ（図２）を自走しながら、床面Ｆ上の塵埃を含む空気を吸い込み、塵埃を除去した空気を排気することにより床面上を掃除するように構成されている。
　掃除機１は、円盤状の筐体２を備え、この筐体２の内部および外部に、回転ブラシ９、サイドブラシ１０、ダストボックス（以下、集塵装置という）３０、電動送風機２２、一対の駆動輪２９、後輪２６および前輪２７などが設けられている。
　この掃除機１において、前輪２７が配置されている部分が前方部、後輪２６が配置されている部分が後方部、集塵装置３０が配置されている部分が中間部である。
　筐体２は、前方部における中間部との境界付近の位置に形成された吸込口６を有する平面視円形の底板２ａ（図４）と、筐体２に対して集塵装置３０を出し入れする際に開閉する蓋部３を中間部に有している天板２ｂ（図１）と、底板２ａおよび天板２ｂの外周部に沿って設けられた側板２ｃとを備えている。
　また、図４に示す底板２ａには前輪２７、一対の駆動輪２９および後輪２６の下部を筐体２内から外部へ突出させる複数の孔部が形成され、図１に示す天板２ｂにおける前方部と中間部との境界には排気口７が形成されている。なお、側板２ｃは、前後に二分割されており、側方前部はバンパーとして機能するように、変位可能に設けられている。
　また、図１に示されるように、筐体２の天板２ｂにおける前方部には排気口７を備えている。筐体２の天板２ｂにおける後方部には、電源スイッチ（押釦スイッチ）６２と、ユーザーが操作する起動スイッチや後述する集塵量の満杯チェック用のスイッチやその他各種条件を入力するスイッチを備えた入力部（入力パネル）６３と、集塵量の満杯の警報を表示したり、掃除機の状況を表示する表示部（表示パネル）６４を備えている。
　また、図３に示すように筐体２の天板２ｂにおける前方部の先端には赤外線検知主センサ１１０が設けられ、側板２ｃの前方部には３つの赤外線検知副センサ１１１ａ～１１１ｃと１つの超音波測距センサ１１２が設けられている。
　赤外線検知主センサ１１０は全方向（３６０°）から入射する赤外線を検知することができ、赤外線検知副センサ１１１ａ～１１１ｃはそれぞれ前方から所定角度で入射する赤外線を検知することができる。また、超音波測距センサ１１２は超音波を前方へ出射し、その反射によって距離を測定するようになっている。
　また、図５は集塵装置３０を取り出した状態を示す図２対応図である。同図に示されるように、筐体２は、その内部において、前方部に電動送風機２２を収納する前方収納室Ｒ１を有し、中間部に集塵装置３０を収納する中間収納室Ｒ２を有する。
　また、後方部に制御部の制御基板１５、バッテリー（蓄電池）１４、充電用入力端子４ａ，４ｂ等を収納する後方収納室Ｒ３を有し、前方部と中間部との境界付近に吸引路１１および排気路１２を有している。
　図５に示すように、吸引路１１は吸込口６（図４）と中間収納室Ｒ２とを連通し、排気路１２は中間収納室Ｒ２と前方収納室Ｒ１とを連通している。なお、これらの各収納室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、吸引路１１および排気路１２は、筐体２の内部に設けられてこれらの空間を構成する仕切り壁３９によって仕切られている。
　一対の駆動輪２９は、筐体２の中心を通る中心線Ｃ（図２）と直角に交わる一対の回転軸に固定されており、一対の駆動輪２９が同一方向に回転すると筐体２が進退し、各駆動輪２９が逆方向に回転すると筐体２が中心線Ｃの回りに回転する。
　一対の駆動輪２９の回転軸は、一対の駆動輪用モータからそれぞれ個別に回転力が得られるように連結されており、各モータは筐体の底板２ａに直接またはサスペンション機構を介して固定されている。
　図４の前輪２７はローラからなり、進路上に現れた段差に接地し、筐体２が段差を容易に乗り越えられるよう、駆動輪２９が接地する床面Ｆ（図２）から少し浮き上がるよう筐体２の底板２ａの一部に回転可能に設けられている。
　後輪２６は自在車輪からなり、駆動輪２９が接地する床面Ｆと接地するよう筐体２の底板２ａの一部に回転可能に設けられている。
　このように、筐体２に対して前後方向中間に一対の駆動輪２９を配置し、前輪２７を床面Ｆから浮かせ、自走式電気掃除機１の重量を一対の駆動輪２９と後輪２６によって支持できるよう、筐体２に対して前後方向の重量が配分されている。これにより、進路前方の塵埃を前輪２７によって遮ることなく吸込口６に導くことができる。
　図４の吸込口６は、床面Ｆに対面するよう筐体２の底面（底板２ａ）に形成された凹部８（図２）の開放面であり、この凹部８に吸口体としてのボトムプレートが嵌め入れられることにより吸込口６が形成される。この凹部８内には、筐体２の底面と平行な軸心の廻りに回転する回転ブラシ９（図４）が設けられ、凹部８の左右両側には底板２ａに垂直な回転軸心の廻りに回転するサイドブラシ１０が設けられている。
　回転ブラシ９は、回転軸であるローラの外周面に螺旋状にブラシを植設することにより形成されている。サイドブラシ１０は、回転軸の下端に４束のブラシ束１０ａを放射状に設けることにより形成されている。
　なお、回転ブラシ９の回転軸はブラシ駆動モータに連結され、サイドブラシ１０の回転軸はサイドブラシの駆動モータに連結されている。
　また、図３に示すように吸込口６の後方の縁には吸込口６で吸い込まれなかった塵埃を捕捉し塵埃の散乱を防止するためのブレード状の捕捉部材としての起毛ブラシ６５が設けられている。
　制御基板１５（図２，図５）には、後述する制御系（図８）を構成する制御回路、つまり、自走式電気掃除機１を制御するマイクロコンピュータや、駆動輪２９、回転ブラシ９、サイドブラシ１０、電動送風機２２等の各要素を駆動するモータドライバ回路などの制御回路が設けられている。
　筐体２の側板２ｃの後端には、図４に示すようにバッテリー１４の充電を行う充電用入力端子４ａ，４ｂが設けられている。室内を自走しながら掃除する自走式電気掃除機１は、室内に設置されている充電ユニット（充電台）４０（図２）に帰還する。これにより、充電ユニット４０に設けられた出力端子４１ａ，４１ｂに充電用入力端子４ａ，４ｂが接触し、バッテリー１４の充電が行われる。商用電源（コンセント）に接続される充電台４０は、通常、室内の側壁Ｓに沿って設置される。
　図２に示す集塵装置３０は、通常、筐体２内における両駆動輪２９の回転軸の軸心よりも上方の中間収納室Ｒ２内に収納されており、集塵装置３０内に捕集された塵埃を廃棄する際は、図４に示されるように、筐体２の蓋部３を開いて集塵装置３０を出し入れすることができる。
　集塵装置３０は、図４に示すように、開口部を有する集塵容器３１と、集塵容器３１の開口部を覆うフィルタ部３３と、フィルタ部３３と集塵容器３１の開口部とを覆うカバー部３２とを備えている。カバー部３２およびフィルタ部３３は、集塵容器３１の前側の開口端縁に回動可能に軸支されている。
　集塵容器３１の側壁前部には、集塵装置３０が筐体２の中間収納室Ｒ２内に収納された状態において、筐体２の吸引路１１と連通する流入路３４と、筐体２の排気路１２と連通する排出路３５とが設けられている。
（２）床面検知センサの構成
　図４に示すように、後輪２６の両側には、それぞれ床面検知センサ１３ａ，１３ｂが設置され、一対の駆動輪２９の前方側にはそれぞれ床面検知センサ１３ｃ，１３ｄが設置されている。掃除機１は、走行時にこれらを用いて床面の大きい段差（クリフ）を検知し、大きい段差（クリフ）に落込んで走行不能に陥ることを防止すると共に、充電ユニット４０（図２）への帰還時には後述するように、これらを用いて赤外線吸収部材を検知し、帰還進路を確認するようになっている。
　図６は床面検知センサ１３ａの構成を示す断面図である。床面検知センサ１３ａはセンサモジュール１１３からなり、センサモジュール１１３では透光性ケース内に赤外線発光素子（ＬＥＤ）１１４と受光素子（フォトトランジスタ）１１６が実装されている。
　赤外線発光素子１１４から出射された赤外線は対象物（床面Ｆ）を照射し、その反射光が受光素子１１５に受光される。一方、対象物が所定照射距離内に存在しない場合や、赤外線が対象物に吸収される場合には、受光する反射光が所定値よりも低下する。従って、床面の有無や、赤外線の吸収部材の有無が検知される。他の床面検知センサ１３ｂ～１３ｄも、同等の構成を有する。
（３）掃除機の制御系の構成
　図７は掃除機１の制御を行う制御系を示すブロック図である。この制御系は同図に示すように、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、２つの駆動輪２９をそれぞれ駆動するための駆動輪用モータ５５，５６を制御するモータドライバ回路５７、回転ブラシ９を駆動するブラシ駆動モータ５８を制御するモータドライバ回路５９、２つのサイドブラシ１０をそれぞれ駆動する２つの駆動モータ７０を制御するモータドライバ回路９２、電動送風機２２に組込まれた直流モータ６９を制御するモータドライバ回路６８、電源スイッチ６２、各種センサ６７を駆動制御するセンサ制御ユニット６６、入力部６３および表示部６４を備える。各種センサ６７は、床面検知センサ１３ａ～１３ｄ、超音波測距センサ１１２，赤外線検知主センサ１１０，赤外線検知副センサ１１１ａ～１１１ｃを含む。なお、直流モータ６９には、永久磁石励磁直流モータが用いられる。
　電源スイッチ６２がＯＮになると、バッテリー１４の出力電力は、モータドライバ回路５７，９２，５９，６８へそれぞれ供給されると共に、制御部５４、入力部６３、表示部６４、センサ制御ユニット６６などへもそれぞれ供給される。
　そして、制御部５４のＣＰＵ５１は中央演算処理装置であり、入力部６３と各種センサ６７から受けた信号を、ＲＯＭ５２に予め記憶されたプログラムに基づいて演算処理し、モータドライバ回路５７，９２，５９、６８、表示部６４などへ出力するようになっている。
　なお、ＲＡＭ５３は、入力部６３からユーザーにより入力される各種指令および自走式電気掃除機１の各種動作条件や各種センサ６５の出力などを一時的に記憶するようになっている。
　また、ＲＡＭ５３は、掃除機１の走行マップを記憶することができる。走行マップは、掃除機１の走行経路や走行速度などといった走行に係る情報であり、予めユーザーによってＲＡＭ５３に記憶させるか、あるいは掃除機１自体が掃除運転中に自動的に記録することができる。
　また、制御部５４は、バッテリー１４の端子電圧などを検出してバッテリー１４の蓄電残量を検出する機能を有する。
（４）掃除機の掃除動作
　このように構成された掃除機１において、ユーザから入力部６３を介して掃除運転が指令されると、最初に集塵装置３０の有無が確認され、集塵装置３０が装着されていると、電動送風機２２、駆動輪２９、回転ブラシ９およびサイドブラシ１０が駆動する。
　これにより、回転ブラシ９、サイドブラシ１０、駆動輪２９および後輪２６が床面Ｆに接地した状態で、筐体２は所定の範囲を自走しながら吸込口６から床面Ｆの塵埃を含む空気を吸い込む。このとき、回転ブラシ９の回転によって床面Ｆ上の塵埃は掻き上げられて吸込口６に導かれる。また、サイドブラシ１０の回転によって吸込口６の側方の塵埃が吸込口６に導かれる。
　吸込口６から筐体２内に吸い込まれた塵埃を含む空気は、図２の矢印Ａ１に示されるように、筐体２の吸引路１１を通り、集塵装置３０の流入路３４を通って集塵容器３１内に流入する。集塵容器３１内に流入した気流は、フィルタ部３３を通過してフィルタ部３３とカバー部３２との間の空間に流入し、排出路３５を通って排気路１２へ排出される。この際、集塵容器３１内の気流に含まれる塵埃はフィルタ部３３によって捕獲されるため、集塵容器３１内に塵埃が堆積する。
　集塵装置３０から排気路１２へ流入した気流は、図２の矢印Ａ２に示されるように前方収納室Ｒ１へ流入し、図示しない第１排気路および第２排気路を流通する。そして、筐体２の上面に設けた排気口７から、図２の矢印Ａ３に示されるように、後方の斜め上方にフィルタ部３３にて除塵された綺麗な空気として放出される。
　これにより、床面Ｆ上の掃除が行われる。このとき、排気口７から後方の斜め上方に向けて排気するので、床面Ｆの塵埃の巻き上げが防止され、室内の清浄度を向上することができる。
　また、掃除機１は、前述のように、左右の駆動輪２９が同一方向に正回転して前進し、同一方向に逆回転して後退し、互いに逆方向に回転することにより中心線Ｃを中心に旋回する。
　例えば、自走式電気掃除機１は、大きな段差（クリフ）に差しかかったときや掃除領域の周縁に到達した場合および進路上の障害物に衝突した場合、床面検知センサ１３ａ～１３ｄ（図４）や図示しないセンサがそれを制御部５４（図７）に通知し、駆動輪２９が停止し、左右の駆動輪２９を互いに逆方向に回転して向きを変える。これにより、掃除機１は、設置場所全体あるいは所望範囲全体に大きい段差や障害物を避けながら自走して掃除することができる。
（５）充電ユニット（充電台）およびその制御系の構成
　図８は、この発明の実施形態１に係る充電ユニットの外観斜視図である。同図に示すように、充電ユニット４０は本体１０１と、本体１０１の底面から水平に延出する赤外線吸収部材の設置版１０２とを備える。
　本体１０１は前面に、充電用入力端子４ａ，４ｂ（図１）に接触して充電電力を出力するための出力端子４１ａ，４１ｂと、掃除機１へ帰還路を示すための赤外線を出射する赤外線送信部１０３と、超音波測距センサ１１２（図３)から発信される超音波を受信するための超音波受信部１０５を備える。
　また、設置板１０２の上面には、ほぼ正方形のシート状の赤外線吸収部材１１５ａ，１１５ｂが設置されている。赤外線吸収部材１１５ａ，１１５ｂには、ここでは市販のグラファイトシートが用いられる。
　図９は充電ユニット４０の制御を行う制御系を示すブロック図である。この制御系は同図に示すように、制御部１０６，電力変換部１０７，赤外線送信部１０３，接続部１０４，超音波受信部１０５および電源コンセント１０８を備える。
　制御部１０６はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭからなるマイクロコンピュータを備える。接続部１０４は、出力端子４１ａ，４１ｂに充電用入力端子４ａ，４ｂ（図１，図２）が接触すると、それを検知して制御部１０６へ通知する検出回路を備える。
　電力変換部１０７はコンセント１０８を介して商用電源１０９から入力される商用電力（AC100V, 50/60Hz）をバッテリー１４（図７）の充電用電力（DC24V）および制御用電力（DC5V）に変換するようになっている。変換された制御用電力は制御部１０６，赤外線送信部１０３，接続部１０４および超音波受信部１０５へ供給される。
　また、出力端子４１ａ，４１ｂに充電用入力端子４ａ，４ｂが接触したとき、接続部１０４はその接触動作を検出して制御部１０６へ通知し、それによって電力変換部１０７は充電用電力を接続部１０４を介して出力端子４１ａ，４１ｂに出力するようになっている。
　また、超音波受信部１０５が超音波測距センサ１１２（図３）から送信される超音波を検出すると、制御部１０６は超音波受信部１０５の出力を受けて赤外線送信部１０３の送信する赤外線を連続光からパルス状の断続光に変換するようになっている。
（６）掃除機の帰還動作
　図１０は掃除機１の充電ユニット４０への帰還動作を示す説明図である。
　図１０において、充電ユニット４０は掃除機１にその帰還路を示すために赤外線送信部１０３（図８）から２０°～３０°の拡散角を有する赤外線ＩＲを矢印方向に照射している。
　そこで、掃除作業を終了するか、又はバッテリー１４の蓄電残量が許容値まで低下して、制御部５４（図７）が充電ユニット４０へ帰還する必要があると判断した場合に、掃除機１が図１０（ａ）に示すように赤外線ＩＲの照射領域に存在すると、赤外線ＩＲを赤外線検知主センサ１１０が検知して一旦停止する。そして、その場で自転し、同図（ｂ）に示すように充電ユニット４０が存在する方向を検出し、その方向に向きを変える。
　それによって、同図（ｃ）に示すように、３つの赤外線検知副センサ１１１ａ～１１１ｃが赤外線ＩＲを検知することができるようになり、掃除機１は、赤外線ＩＲが示す帰還路に沿って進行する。そして、掃除機１が充電ユニット４０に接近して超音波測距センサ１１２から出射される超音波が超音波受信部１０５（図８）に受信されると、赤外線ＩＲが連続光から断続光（パルス光）に変換される。
　断続光を赤外線検知副センサ１１１ａ～１１１ｃが検知すると、制御部５４は掃除機１が赤外線ＩＲが示す帰還路に沿って正しく進行したことを確認する。
　そして、さらに前進し、充電ユニット４０に対して所定距離まで接近したことが超音波測距センサ１１２によって検出されると、掃除機１は一旦停止し、１８０°だけ自転し、充電ユニット４０の出力端子４１ａ，４１ｂ（図８）に充電用入力端子４ａ，４ｂ（図１）を対面させる。
　次に、掃除機１は充電ユニット４０に向って後退しながら帰還しようとするが、１８０°の自転により赤外線検知副センサ１１１ａ～１１１ｃが赤外線ＩＲを受信できない位置にあるため、それ以降の充電ユニット４０への正確な進行が保証されない。
　そこで、この実施形態では、図８に示すように充電ユニット４０の設置板１０２に赤外線吸収部材１１５ａ，１１５ｂを設置し、これによって掃除機１の充電ユニット４０に対する正確な位置決めを行うようにしている。
　図１１は図１０（ｄ）における充電ユニット４０と掃除機１の帰還路の位置関係を示す拡大上面図である。赤外線吸収部材１１５ａと１１５ｂは、赤外線ＩＲの送信方向によって示される帰還路に対して対称に間隔Ａを有し、かつ、床面Ｆ（図２）に沿うように設置板１０２上に配置されている。
　なお、赤外線吸収部材１１５ａと１１５ｂの間隔Ａは、掃除機１の床面検知センサ１３ａと１３ｂの間隔Ｂに対応する。また、赤外線吸収部材１１５ａと１１５ｂにはグラファイトシートが用いられる。
　図１２は図１１に示す位置から掃除機１が充電ユニット４０へさらに接近した状況を示す。図１２（ａ）に示す場合には、赤外線吸収部材１１５ａと１１５ｂに床面検知センサ１３ａと１３ｂがそれぞれ重なっており、床面検知センサ１３ａ，１３ｂによって赤外線吸収部材１１５ａと１１５ｂが同時に検知される。
　従って、制御部５４は、掃除機１が赤外線ＩＲが示す帰還路に正しく沿って進行していると判断し、そのまま後退させる。そして、充電用入力端子４ａ，４ｂがそれぞれ出力端子４１ａ，４１ｂに正しく接触すると、出力端子４１ａ，４１ｂから充電用入力端子４ａ，４ｂを介してバッテリー１４への充電が開始される。制御部５４は、充電が開始されると同時に掃除機１の後退動作を停止させ、そのまま充電動作を継続させる。
　図１２（ｂ）に示す場合には、赤外線吸収部材１１５ａは床面検知センサ１３ａによって検知されているが、赤外線吸収部材１１５ｂは、床面検知センサ１３ｂによってそれより遅れて検知される。つまり、両者の検知タイミングにずれが生じている。
　従って、制御部５４は掃除機１が赤外線ＩＲによって示される帰還路に対して斜めに進行したものと判断する。そこで、制御部５４は、掃除機１を一旦、図１１の位置まで後退させ、検知タイミングのずれ（時間差）を算出して掃除機１の進行方向を図１２（ａ）のようになるように修正する。
　図１２（ｃ）に示す場合には、赤外線吸収部材１１５ａが床面検知センサ１３ａによって検知された後も、赤外線吸収部材１１５ｂが床面検知センサ１３ｂによって全く検知されない。
　従って、制御部５４は掃除機１が赤外線ＩＲによって示される帰還路に平行にずれて進行したものと判断する。そこで、掃除機１を一旦前進させ、その進行方向を、図１２（ａ）のようになるように修正する。
（実施形態２）
　図１３はこの実施形態の図１１対応図である。つまり、この実施形態では実施形態１において充電ユニット４０の設置台１０２の上に設けられている赤外線吸収部材１１５ａ，１１５ｂを、帯状の赤外線吸収部材１１５ｃ，１１５ｄに置換したものであり、その他の構成は実施形態１と同等である。
　ここでは、帯状の赤外線吸収部材１１５ｃ，１１５ｄは、赤外線ＩＲが示す帰還路に対して対称に、所定間隔を有して平行に、かつ、床面Ｆ（図２）に沿うように設置板１０２上に配置されている。
　なお、赤外線吸収部材１１５ｃ，１１５ｄの間隔Ａは掃除機１の床面検知センサ１３ａと１３ｂの間隔Ｂに対応する。また、赤外線吸収部材１１５ｃと１１５ｄにもグラファイトシートが用いられる。
　図１４は、掃除機１が図１３に示す位置から充電ユニット４０へさらに接近した状況を示す。図１４（ａ）に示す場合には、赤外線吸収部材１１５ｃと１１５ｄの先端に床面検知センサ１３ａと１３ｂがそれぞれ重なっており、床面検知センサ１３ａと１３ｂによって赤外線吸収部材１１５ｃと１１５ｄが同時に検出される。
　従って、制御部５４は掃除機１が赤外線ＩＲによって示される帰還路に沿って正しく進行し始めたものと判断し、さらに進行させる。しかし、その後、何らかの原因により、図１４（ｂ）に示すように床面検知センサ１３ａ，１３ｂの少なくとも一方が赤外線吸収部材１１５ｃ，１１５ｄを検知しなくなると、制御部５４は掃除機１の進路に異常が生じたと判断する。そこで、自走式電気掃除機１を一旦、図１３の位置まで前進させ、その進行方向を図１４（ａ）のようになるように修正する。
（実施形態３）
　図１５はこの実施形態の図１１対応図である。つまり、この実施形態では実施形態１において充電ユニット４０の設置台１０２上に設けられている赤外線吸収部材１１５ａ，１１５ｂを、１つの帯状の赤外線吸収部材１１５ｅに置換したものであり、その他の構成は実施形態１と同等である。
　ここでは、帯状の赤外線吸収部材１１５ｅは、赤外線ＩＲが示す帰還路に直交し、かつ、床面Ｆ（図２）に沿うように設置板１０２上に配置されている。なお、赤外線吸収部材１１５ｅにもグラファイトシートが用いられる。
　図１６は掃除機１が図１５に示す位置から充電ユニット４０の方へさらに接近した状況を示す。図１６（ａ）に示す場合には赤外線吸収部材１１５ｅが床面検知センサ１３ａ，１３ｂによって同時に検出される。
　従って、制御部５４は自走式電気掃除機１が赤外線ＩＲによって示される帰還路に沿って正しく進行していると判断し、さらに進行させる。図１６（ｂ）に示す場合には、床面検知センサ１３ａと１３ｂが赤外線吸収部材１１５ｅを検出するタイミングにずれが生じる。
　従って、制御部５４は掃除機１が赤外線ＩＲによって示される帰還路に対して斜めに進行していると判断する。そこで、制御部５４は掃除機１を一旦、図１５の位置まで後退させ、タイミングのずれ（時間差）を算出してその進行方向を図１６（ａ）のようになるように修正する。
（実施形態４）
　図１７はこの実施形態の図１５対応図である。つまり、この実施形態では実施形態３において、充電ユニット４０の設置代１０２上に設けられている帯状の赤外線吸収部材１１５ｅに帯状の赤外線吸収部材（グラファイトシート）１１５ｆを平行に所定間隔を隔てて追加したものであり、その他の構成は、実施形態３と同等である。
　図１８は掃除機１が図１７に示す位置から充電ユニット４０の方へさらに接近した状況を示す。図１８（ａ）に示す場合には、最初の赤外線吸収部材１１５ｅが床面検知センサ１３ａ，１３ｂによって同時に検出される。
　従って、制御部５４は掃除機１が赤外線ＩＲによって示される帰還路に沿って正しく進行していると判断し、さらに後退させる。図１８（ｂ）に示す場合には、さらに第２の赤外線吸収部材１１５ｆが床面検知センサ１３ａ，１３ｂによって同時に検出される。従って、制御部５４は掃除機１が赤外線ＩＲによって示される帰還路に沿って正しく進行していると判断し、さらに後退させる。
なお、図１８（ａ）又は（ｂ）において、床面検知センサ１３ａ，１３ｂの赤外線吸収部材１１５ｅ又は１１５ｆに対する検知タイミングがずれているときには、制御部５４は掃除機１を図１７の位置まで後退させ、その進行方向を、図１８（ａ）又は（ｂ）のようになるように修正する。
　このように、いずれの実施形態においても、掃除機１は赤外線吸収部材によって誘導され、効率よく正確に充電ユニット４０に帰還することができる。
１　　自走式電気掃除機
２　　筐体
４ａ　　充電用入力端子
４ｂ　　充電用入力端子
１３ａ～１３ｄ　　床面検知センサ
１４　　バッテリー
４０　　充電ユニット
４１ａ　　出力端子
４１ｂ　　出力端子
６２　　電源スイッチ
６３　　入力部
１０１　　本体
１０２　　設置板
１０３　　赤外線送信部
１０４　　接続部
１０５　　超音波受信部
１０６　　制御部
１０７　　電力変換部
１０８　　コンセント
１１０　　赤外線検知主センサ
１１１ａ～１１１ｃ　　赤外線検知副センサ
１１２　　超音波測距センサ
１１３　　センサモジュール
１１４　　赤外線発光素子
１１５ａ～１１５ｆ　　赤外線吸収部材
１１６　　受光素子
Ｆ　　床面
ＩＲ　　赤外線

Claims (5)

  1. 　赤外線反射型の床面検知センサと赤外線検知センサとの出力に基づいて床面を走行する自走式電気掃除機のバッテリを充電するユニットであって、帰還路を示すための赤外線を出射する赤外線送信部と、赤外線吸収部とを備え、前記赤外線送信部と赤外線吸収部は、前記掃除機が前記赤外線検知センサで赤外線を検知し、かつ、前記床面検知センサで前記赤外線吸収部を検知することにより充電ユニットへ帰還できるように設置されたことを特徴とする自走式電気掃除機の充電ユニット。
  2. 　前記赤外線吸収部は、前記帰還路の近傍に、前記床面に沿うように配置された複数の赤外線吸収部材からなる請求項１記載の自走式電気掃除機の充電ユニット。
  3. 　前記赤外線吸収部材は、前記帰還路に平行に、かつ、前記床面に沿うように配置された複数の帯状の赤外線吸収部材からなる請求項１記載の自走式電気掃除機の充電ユニット。
  4. 　前記赤外線吸収部は、前記帰還路に直交し、かつ、前記床面に沿うように配置された帯状の赤外線吸収部材からなる請求項１記載の自走式電気掃除機の充電ユニット。
  5. 　自走式電気掃除機に赤外線反射型の床面検知センサを、充電ユニットに赤外線吸収部をそれぞれ設け、自走式電気掃除機は床面検知センサにより赤外線吸収部を検知しながら充電ユニットへ帰還して充電を行う自走式電気掃除機の充電システム。
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