JP2005204909A - 自走式掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】 掃除機本体内の集塵室と吸い込みノズルを無くすことで、コンパクトかつ軽量な自走式掃除機を提供する。
【解決手段】 駆動輪４と駆動輪４を駆動する駆動モータ４１とを含む駆動装置と、駆動モータ４１に電力を供給するバッテリー４３と、駆動モータ４１を制御し駆動輪４に必要な回転角を与える制御部４２と、床面に接触しながら回転し床面を掃除する静電吸着ブラシ１０を含む掃除部とを有する掃除機本体１と、掃除機本体１の静電吸着ブラシ１０を除電する除電ブラシ１３を有する除電ステーション１１とを備える。床面を掃除した掃除機本体１は除電ステーションに帰還し、除電ブラシ１３により静電吸着ブラシを除電することにより、掃除機本体１が集めた塵や埃を落下させる。
【選択図】 図４

Description

この発明は、自走しながら床面を掃除する自走式掃除機に関する。

従来から自走しながら床面を掃除する自走式掃除機が提案されている。従来の自走式掃除機においては、ブラシによる塵や埃の掃き出し、フィルターを使った吸い込み、サイクロン機構による集塵などが一般的に多く用いられている。

ブラシを使用する自走式掃除機においては、掃除機本体の両側で回転ブラシを回転させ、床面のごみを本体中央部に集める。この集めたごみを、吸い込みノズル等の集塵装置により集塵室に吸い込み、掃除機本体に集める。このような自走式掃除機を開示したものとして、特許文献１および特許文献２がある。特許文献１に開示された自走式掃除機においては、回転して床面を掃くサイドブラシと、床面のごみを集塵する吸い込みノズルとを備えている。

また、特許文献２に開示された自走式掃除機においては、掃除機本体の内部に設けた集塵室に接続される床用ノズルを本体前部に配置している。また、互いに前方から後方に向き合うように回転する一対のサイドブラシを備えている。
特開平６−１２５８６１号公報 特開平７−４７０４６号公報

上記のような従来の自走式掃除機においては、掃除機本体に集塵室とこれに接続する吸い込みノズルが必要なことから、コンパクト化が困難であった。そのため、業務用では多く用いられているが、家庭用としては普及していなかった。

また、従来の自走式掃除機は、一般家庭の室内においてスペースを取るだけでなく、集塵部内に装着された吸引モータが重く、部屋と部屋との間の持ち運びが困難であった。さらに、掃除機本体のサイズが大きいため、部屋の隅や家具類の周辺におけるきめ細かい掃除ができないという欠点があった。

この発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、掃除機本体内の集塵室と吸い込みノズルを無くすことで、コンパクトかつ軽量な自走式掃除機を提供することを目的とする。

この発明に基づいた自走式掃除機に従えば、駆動輪と上記駆動輪を駆動する駆動モータとを含む駆動装置と、上記駆動モータに電力を供給するバッテリーと、上記駆動モータを制御し上記駆動輪に必要な回転角を与える制御部と、床面に接触して床面を掃除する静電吸着ブラシを含む掃除部とを有する掃除機本体と、上記掃除機本体の上記静電吸着ブラシを除電する除電ブラシを有する除電ステーションとを備えている。床面を掃除した上記掃除機本体は上記除電ステーションに帰還し、上記除電ブラシにより上記静電吸着ブラシを除電することにより、上記掃除機本体が集めた塵や埃を落下させる。

上記自走式掃除機によれば、静電吸着ブラシにごみを吸着することで、ごみを集塵している。これにより、従来の自走式掃除機では必須の構成であった集塵室や吸い込みノズルを無くすことができる。これにより、自走式掃除機本体の外形をコンパクトにすると共に、軽量化を図ることができる。その結果、一般家庭の部屋の隅や壁際、家具の周囲をきめ細かく掃除することができ、また、掃除機本体を容易に持ち運ぶことができる。

上記自走式掃除機において好ましくは、上記除電ステーションは、上記除電ステーションに帰還した上記掃除機本体の上記バッテリーを充電する電力供給部を有し、上記除電ステーションに上記掃除機本体が帰還すると、上記電力供給装置により上記バッテリーを充電すると共に、上記静電吸着ブラシが回転して、上記静電吸着ブラシを除電し上記掃除機本体が集めた塵や埃を落とす。上記自走式掃除機によれば、静電吸着ブラシを除電しながら、バッテリーの充電を行なうことができ、バッテリーの消耗を抑えて長時間連続して使用することが可能となる。

上記自走式掃除機においてさらに好ましくは、上記除電ステーションの上記電力供給部は、電源コードと、電力供給部本体と、電力供給端子とを含み、上記掃除機本体は、上記バッテリーに接続された充電端子を有し、上記掃除機本体が上記除電ステーションに帰還すると、上記電力供給端子と上記充電端子とが接続されて上記バッテリーが充電される。上記自走式掃除機によれば、バッテリーと電力供給部とを容易に接続することができる。

上記自走式掃除機においてさらに好ましくは、上記掃除機本体は検知センサを有し、上記掃除機本体が上記除電ステーションに帰還するときには、上記検知センサにより所定位置を検知して、上記除電ステーション内の所定位置に上記掃除機本体を停止させる。上記自走式掃除機によれば、掃除機本体を除電ステーション内の所定位置に正確に位置させることができる。

上記自走式掃除機においてさらに好ましくは、上記掃除機本体は、ボール車輪を有し、上記除電ステーションは、上記ボール車輪が位置する凹部を有し、上記ボール車輪が上記凹部内に位置したとき、上記静電吸着ブラシと上記除電ブラシとが相互に接触する。

上記自走式掃除機においてさらに好ましくは、上記除電ステーションの内部に上記掃除機本体を収容可能としてもよい。

上記自走式掃除機においてさらに好ましくは、複数の掃除機本体を備えるようにしたり、上記除電ステーションに駆動装置を設け自走可能としてもよい。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１における自走式掃除機について、図１から図４を参照して説明する。図１は、本実施の形態における自走式掃除機の構造を示す、一部を切り欠いた側面図である。掃除機本体１は、電源スイッチ２、壁や障害物との距離を測定し回避行動するために装着された超音波センサ３、駆動輪４、ブラシ回転用モータ５、モータシャフト６、回転ブラシユニット７、ボール車輪８、ボール車輪ホルダ９、回転ブラシ１０、充電端子１２を有している。

掃除機本体１の筐体は、図１に示すように、略箱型に構成されており、その両側面には、検知センサとして、それぞれ一対の超音波センサ３が設けられている。この超音波センサ３により、上記のように壁や障害物との距離を測定することができる他、除電ステーション１１に帰還する際に、除電ステーション１１の内壁との距離を測定することができる。これにより、除電ステーション１１内の正確な位置に掃除機本体１を位置させることができる。この検知センサとしては、上記の超音波センサの他、赤外線センサなども用いることができる。

駆動輪４には、掃除機本体１に内蔵された駆動モータ４１の出力軸が接続されている。駆動モータ４１には、制御部４２が接続され、バッテリー４３から供給される電力がこの制御部４２により制御されて、駆動モータ４１に供給される。

回転ブラシ１０は、ポリプロピレンやポリエチレン等の化学繊維の集合体により構成されており、摩擦することにより帯電し、塵や埃を吸い寄せる性質がある静電吸着ブラシである。この静電吸着ブラシは、洋服用ブラシやパソコン周囲の掃除用ダスターに多く用いられているものと同様のものである。

回転ブラシ１０の基部は、略円筒状の回転ブラシユニット７の下端に設けられたフランジ部に接続されている。図１においては回転ブラシ１０の一部のみを記載しているが、実際には、前記回転ブラシユニット７を中心として、放射状に延びるように設けられている。回転ブラシユニット７がボール車輪ホルダ９と共に回転することで、回転ブラシ１０は、回転ブラシユニット７を中心に床面に接触しながら回転する。

上記回転ブラシユニット７を支持するボール車輪ホルダ９は、その上端がブラシ回転用モータ５の出力軸に接続されている。このブラシ回転用モータ５が回転することにより、ボール車輪ホルダ９、回転ブラシユニット７および回転ブラシ１０が駆動される。

ボール車輪８は、ボール車輪ホルダ９に保持されている。ボール車輪ホルダ９のボール車輪８に接触する面は、滑らかに形成されており、ボール車輪ホルダ９が回転駆動されても、ボール車輪８はほとんど駆動力は伝達されない。したがって、ボール車輪ホルダ９の回転が、ボール車輪８による走行の妨げとなることはない。

掃除機本体１の先端には、水平方向に突出する充電端子１２が設けられている。この充電端子１２は、バッテリー４３に電気的に接続されている。

本実施の形態の掃除機本体１においては、回転ブラシ１０にごみを吸着することで集塵するので、従来の自走式掃除機に設けられていたような集塵室や集塵用のモータ等は設けられていない。これにより、掃除機本体１は、従来のものよりコンパクトかつ軽量に構成されている。

図２は本実施の形態における除電ステーションを示す縦断面図である。この除電ステーション１１は、電力供給部１５、電力供給端子１４、除電ブラシ１３、凹部１７、開閉扉１９、ハンドル１６および脚１８を備えている。

除電ステーション１１は、本体が略箱型に構成されており、内部に掃除機本体１を収容することができる。除電ステーション１１の後端部には、開閉扉１９が開閉自在に設けられている。

除電ステーション１１の本体の底面には、山形に盛り上がった部分が形成されており、その中心にはボール車輪８が挿入される凹部１７が形成されている。凹部１７の周囲には、凹部１７を囲むように環状に配置された除電ブラシ１３が設けられている。

除電ブラシ１３は、アクリル繊維に銅イオンを染色したアクリルニトリル−硫化銅複合体であり、非常に優れた静電気除去効果を有している。この除電ブラシはＣＤプレーヤー、ＭＤプレーヤーなどのレンズクリーナや電子部品などの除電に多く用いられているものと同様のものである。

除電ステーション１１の上部には、除電ステーション１１を携帯するためのハンドル１６が設けられている。また、除電ステーション１１の先端部には、電力供給部１５が設けられている。電力供給部１５には、電力供給端子１４が設けられており、電力供給端子１４には掃除機本体１の充電端子１２が接続される。また、電力供給部１５は、電力供給部本体に接続された電源コード４８を有している。

図３は本実施の形態の掃除機本体が室内の壁際を掃除している状態を示す平面図である。回転ブラシ１０は毛足の長い軟質ブラシであり、また、上側から見ると掃除機本体１の外側に回転ブラシ１０の先端が突出しているので、壁２０に回転ブラシ１０の先端部を押し当てながら、壁際まで掃除することができる。このように、掃除機本体１は、超音波センサ３により壁との距離を測定しながら自走し、部屋全体を自動的に清掃することができる。

図４は本実施の形態の掃除機本体が除電ステーションに収容された状態を示す縦断面図である。開閉扉１９は板状に構成されており、図示しない開閉装置により開閉される。掃除機本体１が帰還するのを待機しているときは、開閉扉１９が完全に開放し、先端が床面に接地してスロープを構成する。これにより帰還した掃除機本体１は、スロープをなす開閉扉１９を上って除電ステーション１１の内部に進入することができる。掃除機本体１は、除電ステーション１１内において、掃除機本体１のボール車輪８が、除電ステーション１１に設けられた凹部１７内に位置して停止する。このとき、掃除機本体１の充電端子１２が、除電ステーション１１の電力供給端子１４に接続され、バッテリー４３の充電が開始される。

また、ボール車輪８が、凹部１７内に位置すると、回転ブラシ１０は、除電ステーション１１の除電ブラシ１３に接触する。この状態で、ブラシ回転用モータ５に電力が供給され、回転ブラシ１０が回転する。回転ブラシ１０は回転しながら除電ブラシ１３によって除電され、回転ブラシ１０に付着していた塵や埃が固定ステーション内に落下する。これにより、回転ブラシ１０が清掃される。掃除機本体１の充電と回転ブラシ１０の清掃とを同時に行なうことにより、バッテリー４３の充電状態が回復し、連続して長時間の掃除が可能となる。

上記のように、除電ステーション１１は掃除機本体１を収容することができるので、ユーザーは、除電ステーション１１に取り付けられたハンドルを握って、これらを一体のまま、部屋から部屋へと運ぶことができる。

本実施の形態の自走式掃除機によると、掃除機本体１の外形サイズがコンパクトになったことで、従来取りきれなかった部屋の隅や家具の周囲の掃除が可能となる。また、重量が軽くなったので、上記のように除電ステーション１１ごと持ち運ぶことができる。

（実施の形態２）
図５は、実施の形態２に係る自走式掃除機の側面図である。本実施の形態においては、自走式掃除機は、複数の掃除機本体２１を備えており、複数の掃除機本体２１が協働して室内を効率的に掃除する。各掃除機本体２１の構造は、上記の実施の形態と一部を除いて同じである。上記実施の形態と同じ機能を有する構成には、同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

本実施の形態と異なるのは次の構造である。上記実施の形態では、回転ブラシ１０は常に床に対向する状態であったが、本実施の形態では、回転ブラシ１０はブラシ回転用モータ５を中心に回動し、床面に対向する状態から、図５に示すように、垂直面に対向する状態に姿勢を変化させることができる。床面を清掃するときは、床面に対向する状態に保持され、回転ブラシ１０に付着したごみを落とすときには、図５に示す姿勢となる。この回転ブラシ１０の姿勢を変化させるため、掃除機本体１は、図示しない方向転換用モータを備えており、このモータに駆動されて、床面に対向する状態と、垂直面に対向する状態との間を自動的に回動する。これに伴い、上記実施の形態のボール車輪８に替えて、回転ブラシ１０とは独立した従輪２３が設けられている。

除電ステーション５１は、上記の実施の形態と同様、掃除機本体２１に接続され、掃除機本体２１内のバッテリー４３を充電する機能と、回転ブラシ１０を除電することで回転ブラシ１０に吸着されたごみを離脱させる機能を有しているが、その形状は異なる。

本実施の形態においては、電力供給部１５の一側面に、円板３５を介して除電ブラシ１３が設けられている。円板３５の表面には、その円板３５と同心円状の複数列の円を描くように、除電ブラシ１３が配列されている。除電ブラシ１３の配置はこれに限定されず、円板３５の表面の全面に等間隔で配置しても良い。この円板３５は、除電ステーション５１から取り外すことが可能である。円板３５を取り外すことで、円板３５の洗浄などを容易に行なうことができる。

掃除機本体２１が、除電ステーション５１に帰還すると、掃除機本体１の充電端子１２と、除電ステーション１１の電力供給端子１４とが接続され、電力供給部１５からバッテリー４３に電力が供給される。

バッテリー４３の充電を開始すると同時に、方向転換用モータが作動し、回転ブラシ１０が床面に対向する方向から、除電ブラシ１３に対向する状態に方向転換する。さらに、回転ブラシ１０を回転駆動し、除電ブラシ１３とこすり合わせることで、回転ブラシ１０に吸着されたごみが落下し、回転ブラシ１０が掃除される。

本実施の形態では、方向転換用モータを備え、回転ブラシ１０の方向を自動的に変化させるようにしているが、方向転換用のモータを省略し、ごみを吸着した回転ブラシ１０をユーザーが取り外し、掃除機本体２１の先端に取り付けて、垂直面に対向する状態とするようにしてもよい。この場合には、除電ステーション５１に、円板３５を回転させるモータを内蔵させ、この円板３５および除電ブラシ１３を回転させることで、除電ブラシ１３と接触しながら静止している回転ブラシ１０を除電する。

（実施の形態３）
図６は、実施の形態３に係る自走式掃除機の側面図である。本実施の形態においては、自走式掃除機は、複数の掃除機本体２１を備えており、複数の掃除機本体２１が協働して室内を効率的に掃除する。また、本実施の形態では、除電ステーション６１も自走可能である。各掃除機本体２１の構造は実施の形態２と全く同じであるからその説明は繰り返さない。

除電ステーション６１は、掃除機本体２１の回転ブラシ１０を除電ブラシ１３に取り替えて構成したものである。したがって、除電ステーション６１も自走可能であり、その駆動装置の構造も掃除機本体２１と全く同じである。

本実施の形態の自走式掃除機においては、除電ステーション６１は自走可能である。これにより、掃除機本体２１を追跡しながら走行し、適宜位置において掃除機本体２１の回転ブラシ１０を掃除することができる。これにより、掃除機本体２１が、回転ブラシ１０を掃除するために、除電ステーション６１まで戻る時間を節約することができ、より効率的な清掃が可能である。

回転ブラシ１０の掃除を行なう場合には、回転ブラシ１０と除電ブラシ１３とを向き合うように相互に接触させ、一方を回転させることで回転ブラシ１０を除電する。

（実施の形態４）
図７は、実施の形態４に係る自走式掃除機の縦断面図である。本実施の形態の掃除機本体１の構造は、実施の形態１の掃除機本体１と全く同一である。除電ステーション６１の構造は、実施の形態１の除電ステーション１１とは次に説明する点が異なっている。

本実施の形態の除電ステーション６１においては、除電ブラシ１３の下方にトレイ６２を設けている。また、除電ブラシ１３により除電されて回転ブラシ１０から落下したごみを上記トレイ６２に導くための複数の貫通孔６３が設けられている。回転ブラシ１０から落下したごみは、この貫通孔６３を介してトレイ６２の内部に落下する。トレイ６２は、横方向に引き出すことで、除電ステーション６１から取り外すことができるので、除電ステーション６１に集められたごみの回収を容易に行なうことができる。

また、本実施の形態の除電ステーション６１においては、運搬用のキャスタ６５および６６を設けている。これにより除電ステーション６１を持ち上げることなく運搬することができる。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるのではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

この発明に基づいた実施の形態１における自走式掃除機の構造を示す、一部を切り欠いた側面図である。 この発明に基づいた実施の形態１における除電ステーションを示す縦断面図である。 この発明に基づいた実施の形態１における掃除機本体が室内の壁際を掃除している状態を示す平面図である。 この発明に基づいた実施の形態１における掃除機本体が除電ステーションに収容された状態を示す縦断面図である。 この発明に基づいた実施の形態２における自走式掃除機の側面図である。 この発明に基づいた実施の形態３における自走式掃除機の側面図である。 この発明に基づいた実施の形態４における自走式掃除機の縦断面図である。

符号の説明

１，２１ 掃除機本体、３ 超音波センサ（検知センサ）、４ 駆動輪、８ ボール車輪、１０ 回転ブラシ、１１，５１，６１ 除電ステーション、１２ 充電端子、１３ 除電ブラシ、１４ 電力供給端子、１５ 電力供給部、１７ 凹部、４１ 駆動モータ、４２ 制御部、４３ バッテリー、４８ 電源コード。

Claims (9)

1. 駆動輪と前記駆動輪を駆動する駆動モータとを含む駆動装置と、前記駆動モータに電力を供給するバッテリーと、前記駆動モータを制御し前記駆動輪に必要な回転角を与える制御部と、床面に接触して床面を掃除する静電吸着ブラシを含む掃除部とを有する掃除機本体と、
   前記掃除機本体の前記静電吸着ブラシを除電する除電ブラシを有する除電ステーションとを備え、
   床面を掃除した前記掃除機本体は前記除電ステーションに帰還し、前記除電ブラシにより前記静電吸着ブラシを除電することにより、前記掃除機本体が集めた塵や埃を落下させることを特徴とする自走式掃除機。
2. 前記除電ステーションは、前記除電ステーションに帰還した前記掃除機本体の前記バッテリーを充電する電力供給部を有し、
   前記除電ステーションに前記掃除機本体が帰還すると、前記電力供給装置により前記バッテリーを充電すると共に、前記静電吸着ブラシが回転して、前記静電吸着ブラシを除電し前記掃除機本体が集めた塵や埃を落とす、請求項１に記載の自走式掃除機。
3. 前記除電ステーションの前記電力供給部は、電源コードと、電力供給部本体と、電力供給端子とを含み、
   前記掃除機本体は、前記バッテリーに接続された充電端子を有し、
   前記掃除機本体が前記除電ステーションに帰還すると、前記電力供給端子と前記充電端子とが接続されて前記バッテリーが充電される、請求項２に記載の自走式掃除機。
4. 前記除電ブラシは、前記除電ステーションから着脱自在である、請求項１から３のいずれかに記載の自走式掃除機。
5. 前記掃除機本体は検知センサを有し、前記掃除機本体が前記除電ステーションに帰還するときには、前記検知センサにより所定位置を検知して、前記除電ステーション内の所定位置に前記掃除機本体を停止させる、請求項１から４のいずれかに記載の自走式掃除機。
6. 前記掃除機本体は、ボール車輪を有し、
   前記除電ステーションは、前記ボール車輪が位置する凹部を有し、
   前記ボール車輪が前記凹部内に位置した状態において、前記静電吸着ブラシと前記除電ブラシとが相互に接触する、請求項１から５のいずれかに記載の自走式掃除機。
7. 前記除電ステーションは、その内部に前記掃除機本体を収容可能である、請求項１から６のいずれかに記載の自走式掃除機。
8. 複数の前記掃除機本体を備えている、請求項１から７のいずれかに記載の自走式掃除機。
9. 前記除電ステーションは駆動装置を有し、自走可能である、請求項１から８のいずれかに記載の自走式掃除機。

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