JP2017144037A - 自律型電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】塵埃の性質、具体的には質量の軽重によらず、吸込口へ誘導して確実に吸い込むことが可能な自律型電気掃除機を提案する。【解決手段】自律型電気掃除機１は、吸込口２を有する本体３と、吸込口２よりも前方に配置される回転中心周りに旋回する旋回清掃体１６と、吸込口２よりも前方かつ旋回清掃体１６の回転中心よりも後方に配置されて本体３の底面から突出し、旋回清掃体１６が掃く塵埃を吸込口２へ誘導する壁状の誘導部２５と、を備えている。【選択図】 図３

Description

本発明に係る実施形態は、自律型電気掃除機に関する。

自律的に移動して被掃除面を掃除する自律型電気掃除機が知られている。自律型電気掃除機は、本体底面に吸込口を有している。

一般的に、吸込口の開口幅は本体の全幅よりも狭い。そこで、従来の自律型電気掃除機は、前進にともなって吸込口が通過する領域、つまり吸込口の前方投影領域の外側から領域内へ塵埃を掃き入れる旋回清掃体を備えている。旋回清掃体は、放射状に拡がる線状のブラシ、例えば、三つ叉に拡がるブラシを被掃除面上で旋回させる。

特開２０１４−０９７２３５号公報

繊維ゴミや綿ゴミのように、比較的質量の軽い塵埃は、旋回清掃体によって吸込口の前方投影領域内に掃き入れられ、また、仮に吸込口の前方投影領域に掃き入れられなくとも、旋回清掃体に舞い上げられることによって吸込口へ流れ込む空気の流れに乗って吸込口へ吸い込まれる。

ところが、石粒や米粒のように、比較的質量の重い塵埃は、旋回清掃体によって勢いよく掃き飛ばされてしまい、吸込口の前方投影領域を横切ってしまうことがあり、その質量の大きさ故に吸込口へ流れ込む空気の流れにも補足され難く、ひいては被掃除面上を移動するに留まって吸込口へ吸い込まれない場合がある。

そこで、本発明は、塵埃の性質、具体的には質量の軽重によらず、吸込口へ誘導して確実に吸い込むことが可能な自律型電気掃除機を提案する。

前記の課題を解決するため本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機は、吸込口を有する本体と、前記吸込口よりも前方に配置される回転中心周りに旋回する旋回清掃体と、前記吸込口よりも前方かつ前記旋回清掃体の回転中心よりも後方に配置されて前記本体の底面から突出し、前記旋回清掃体が掃く塵埃を前記吸込口へ誘導する壁状の誘導部と、を備えている。

本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機の天面側の斜視図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機の底面側の斜視図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機の底面図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機の誘導部を含む要部の断面図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機の誘導部を含む要部の断面図。 本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機の誘導部を含む要部の断面図。

本発明に係る自律型電気掃除機の実施形態について図１から図６を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機の天面側の斜視図である。

図２は、本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機の底面側の斜視図である。

図３は、本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機の底面図である。

図１から図３に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、いわゆるロボットクリーナーであって、自律的に被掃除面を移動して掃除する。

また、図１中の矢印Ｆは自律型電気掃除機１の前進方向、矢印Ｆの反対方向は自律型電気掃除機１の後退方向である。矢印Ｆに直交する方向は、自律型電気掃除機１の幅方向、あるいは左右方向である。

自律型電気掃除機１は、吸込口２を有する本体３と、本体３の後部に設けられる塵埃容器５と、本体３内に収容されて塵埃容器５に接続される電動送風機６と、被掃除面上に自律型電気掃除機１を支えて移動させる移動部７と、移動部７を駆動させる駆動部８と、駆動部８を制御して被掃除面上の自律型電気掃除機１を自律的に移動させるロボット制御部９と、電源としての二次電池１１と、を備えている。

塵埃容器５は、本体３から着脱可能であっても良いし、本体３に一体に設けられていても良い。

また、自律型電気掃除機１は、本体３の底面１２に設けられる回転清掃体１３と、回転清掃体１３を駆動させる電動機としての回転清掃体用駆動部１５と、本体３の底面１２に設けられる左右一対の旋回清掃体１６と、旋回清掃体１６のそれぞれを駆動させる左右一対の旋回清掃体用駆動部１７と、を備えている。

本体３は、例えば合成樹脂製の中空円盤体であり、被掃除面上で容易に旋回できる。

吸込口２は、本体３の底面１２であって後半部の幅方向中央部に設けられている。吸込口２は横長であって、本体３の幅寸法、つまり直径寸法の３分の２程度の幅寸法を有している。吸込口２は、塵埃容器５を経て電動送風機６に流体的に接続されている。

塵埃容器５は、電動送風機６が発生させる吸込負圧によって吸込口２から吸い込まれる塵埃を蓄積する。塵埃を濾過捕集するフィルタ、遠心分離(サイクロン分離)や直進分離などの慣性分離によって塵埃を蓄積する分離装置などが塵埃容器５に適用される。塵埃容器５は、本体３の後部に配置されている。

移動部７は、本体３の底面１２に配置される左右一対の駆動輪１８と、本体３の底面１２に配置される旋回輪１９と、を備えている。

一対の駆動輪１８は、本体３の底面１２から突出しており、自律型電気掃除機１を被掃除面に置いた状態で被掃除面に接地する。また、一対の駆動輪１８は、本体３の前後方向において略中央部に配置され、かつ吸込口２の前方を避けて本体３の右寄り、または左寄りに配置されている。一対の駆動輪１８の回動軸は、本体３の幅方向に沿って延びる直線上に配置されている。自律型電気掃除機１は、左右の駆動輪１８を互いに同一方向に回転させることによって前進または後退し、左右の駆動輪１８を互いに反対方向に回転させることによって右回りまたは左回りに旋回する。

旋回輪１９は、旋回自在な従動輪であって、いわゆるキャスターである。本体３の幅方向の略中央部、かつ、前部に配置されている。

駆動部８は、左右一対に設けられて、一対の駆動輪１８のそれぞれに接続されている。駆動部８は、左右の駆動輪１８をそれぞれ独立に駆動させる。

ロボット制御部９は、マイクロプロセッサ（図示省略）、およびマイクロプロセッサが実行する各種演算プログラム、パラメータなどを記憶する記憶装置（図示省略）を備えている。ロボット制御部９は、電動送風機６、回転清掃体用駆動部１５、駆動部８、および旋回清掃体用駆動部１７に電気的に接続されている。

二次電池１１は、電動送風機６、回転清掃体用駆動部１５、駆動部８、旋回清掃体用駆動部１７、およびロボット制御部９の電源である。二次電池１１は、例えば旋回輪１９の後方に配置されている。

回転清掃体１３は、吸込口２に設けられている。回転清掃体１３は、本体３の幅方向に延びる回転中心線を有する、軸状の清掃体である。回転清掃体１３は、自律型電気掃除機１が前進する際には、前方投影領域Ａを通過して被掃除面上の塵埃を掃き上げる。

回転清掃体用駆動部１５は、本体３内に収容されている。回転清掃体用駆動部１５と回転清掃体１３との間には、ベルトやギアを含む動力伝達機構（図示省略）が設けられている。

旋回清掃体１６は、吸込口２の前方投影領域Ａを挟んで左右一対に設けられている。一対の旋回清掃体１６は、吸込口２よりも前方に配置される回転中心の周りに旋回する。一対の旋回清掃体１６は、自律型電気掃除機１が前進する際に回転清掃体１３が通過しない領域、つまり前方投影領域Ａの外側の領域の塵埃を、前方投影領域Ａ内へ掃き入れる。なお、一対の旋回清掃体１６の回転中心は、吸込口２の前方投影領域Ａの外側、具体的には本体３の右寄り、または左寄りに配置されていることが好ましい。また、旋回清掃体１６は、左右いずれか一方のみにあっても良い。

旋回清掃体１６は、回転中心としてのブラシ基部２１と、ブラシ基部２１の径方向に向けて放射状に延びる複数、例えば３つの線状ブラシ２２と、を備えている。

それぞれのブラシ基部２１は、吸込口２および左右それぞれの駆動輪１８よりも前方、かつ旋回輪１９よりも後方であって、吸込口２よりも左寄り、または左寄りに配置されている。また、それぞれのブラシ基部２１の回転中心線は、被掃除面の垂線に対してやや前傾されている。このため、線状ブラシ２２は、被掃除面に対して前傾した面に沿って旋回する。つまり、ブラシ基部２１に対して前側に旋回してくる線状ブラシ２２は先端側ほど被掃除面に対して押し付けられ、ブラシ基部２１に対して後ろ側に旋回してくる線状ブラシ２２は先端側ほど被掃除面から離れることになる。

線状ブラシ２２は、ブラシ基部２１から例えば三方向へ等間隔に配置されている。線状ブラシ２２は、ブラシ基部２１ごとに４つ以上設けられていてもよい。それぞれの線状ブラシ２２は、複数のブラシ毛を束ねたものである。線状ブラシ２２は、本体３の外周縁よりも外側へ拡がる軌跡を描いてブラシ基部２１を中心に旋回する。なお、ブラシ毛の旋回する範囲は、吸込口２の前方投影領域Ａに掛かっていても良いし、掛かっていなくても良い。

それぞれの旋回清掃体用駆動部１７は、下方に突出して旋回清掃体１６のブラシ基部２１に接続される回転軸を備えている。それぞれの旋回清掃体用駆動部１７は、被掃除面上の塵埃を吸込口２の前方投影領域Ａ内へと掃き入れるように旋回清掃体１６を回転させる。

旋回清掃体用駆動部１７は、本体３の左右に一対設けられるハウジング２３に収容されている。それぞれのハウジング２３は、円盤形状の本体３の径方向へ進退自在であり、ひいては線状ブラシ２２の旋回範囲を拡大させる。ハウジング２３は、自律型電気掃除機１が壁際に沿って移動している際には、壁に競るなどして移動の邪魔にならないように本体３の中心方向へ移動し、障害物のない場所を移動している際には、本体３の径方向外側へ移動してブラシ毛の旋回範囲を自律型電気掃除機１の幅方向へ拡大させる。

そして、自律型電気掃除機１は、吸込口２よりも前方かつ旋回清掃体１６の回転中心よりも後方に配置されて本体３の底面から突出し、旋回清掃体１６が掃く塵埃を吸込口２へ誘導する壁状の誘導部２５を備えている。なお、本体３の底面は、平面であっても凹凸を有していても良い。本体３の底面のうち誘導部２５の根元部分は、自律型電気掃除機１を被掃除面に置いた状態で被掃除面に最も近い部分であっても良いし、被掃除面から最も遠い部分であっても良いし、これら以外の部分であっても良い。

誘導部２５は、左右一対に設けられている。誘導部２５は、本体３の前後方向に延びており、少なくとも後端部分が吸込口２の前方投影領域Ａの内側に入り込んでいる。

誘導部２５は、前端側から後端側へ向かうにつれて、換言すると旋回清掃体１６側から吸込口２側へ近づくにつれて吸込口２の中央に近づき、あるいは本体３の中央に近づき、左右一対の誘導部２５でみれば相互に近づいている。したがって、自律型電気掃除機１が前進すると、誘導部２５の内側面、左右一対の誘導部２５でみれば対面している面によって、吸込口２へ塵埃を誘導する。つまり、左右一対の誘導部２５は、本体３の前進方向あるいは前方を臨む面を有している。

誘導部２５は、被掃除面に接していても良いし、石粒や米粒のように、綿ゴミや繊維ゴミに比べて比較的質量、寸法の大きい塵埃が通り抜けられない程度、例えば０．２ｍｍから１ｍｍ程度、被掃除面から離れていても良い。駆動輪１８がサスペンション機構（図示省略）によって懸架され、本体３が上下動する場合には、その上下動の範囲内で被掃除面に接する場合と離れる場合とが混在していても良い。

誘導部２５は、旋回清掃体１６の線状ブラシ２２に接する場所に配置されていてもよい。この場合、線状ブラシ２２は、誘導部２５に接触すると、撓んで誘導部２５を乗り越える。誘導部２５は、ブラシ基部２１には干渉しないことが好ましい。

なお、旋回清掃体１６が左右いずれか一方だけに設けられている場合には、誘導部２５は、吸込口２の前方投影領域Ａの左右いずれか他方側に配置されていることが好ましい。例えば、旋回清掃体１６が本体３の左側だけに設けられている場合には、誘導部２５は、吸込口２の前方投影領域Ａの右側に配置されていることが好ましい。また、旋回清掃体１６が左右一対あっても、誘導部２５は左右いずれか一方あれば、少なくとも一方向の側では塵埃が掃き飛ばされることを防ぐことができる。

旋回清掃体１６は、線状ブラシ２２を前側から吸込口２の前方投影領域Ａに近づけ、吸込口２の前方投影領域Ａに侵入させて吸込口２の前方投影領域Ａの外側から内側へ塵埃を掃き入れる。吸込口２の前方投影領域Ａへ塵埃を掃き入れた後、旋回清掃体１６は、線状ブラシ２２を被掃除面から離しつつ後ろ側へ旋回させ、吸込口２の前方投影領域Ａから線状ブラシ２２を退出させる。この旋回清掃体１６の動作過程において、石粒や米粒のように、綿ゴミや繊維ゴミに比べて比較的質量の大きい塵埃Ｄは、線状ブラシ２２に弾かれるようにして勢いよく掃き飛ばされる場合がある（図３中、実線矢印）。

従来の自律型電気掃除機では、掃き飛ばされた塵埃が、反対側の旋回清掃体と吸込口との間を通過し、つまり吸込口の前方投影領域を横切って、吸込口に吸い込まれずに被掃除面上を、単に移動してしまう場合があった。

そこで、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、誘導部２５によって、線状ブラシ２２に弾かれるようにして勢いよく掃き飛ばされる塵埃Ｄを遮り、これを吸込口２の前方投影領域Ａへ誘導して、確実に吸込口２へ導く。

図４は、本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機の誘導部を含む要部の断面図である。

図４に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、誘導部２５を本体３に支えて、本体３の底面に対する誘導部２５の高さ（あるいは突出長さ）を変化させる誘導部支持機構２７を備えている。

先ず、誘導部２５は、自律型電気掃除機１の移動、あるいは走行に支障のない範囲で本体３の底面に固定されていても良いが、被掃除面は必ずしも平坦ではないため、被掃除面の形状に応じて高さを自動的に調整できることが好ましい。そこで、誘導部２５は、本体３の底部に設けられるスリット２８を介して本体３の内外を貫き、本体３の上下方向、つまり自律型電気掃除機１を被掃除面に置いた場合には被掃除面に近づき、または遠ざかる方向へスライド可能に支持されている。

誘導部２５は、誘導部支持機構２７から伝達される力を受ける押圧力受板２９を備えている。また、誘導部２５は、被掃除面との摩擦力を低減させるために円弧状の下端部３１を有している。なお、誘導部２５は、円弧状の下端部３１に代えて、起毛布やシリコンゴムのブレードを下端部に備えていても良い（図示省略）。また、誘導部２５は、壁全体に硬質な合成樹脂などの変形しにくい素材を用いるほかに、ブラシ毛やブレードのように大きく変形する素材を用いても良い。

誘導部支持機構２７は、高さが大きくなる方向（突出長さが長くなる方向）へ誘導部２５に力を作用させる押圧部材３２と、誘導部２５に作用する力の反作用を本体３に伝えて押圧部材３２を保持するハウジング３３と、を備えている。

押圧部材３２は、例えばコイルばねやゴムなどの弾性体である。押圧部材３２による誘導部２５の押し付け力は、自律型電気掃除機１の移動、あるいは走行に支障のない範囲に設定されている。

図５および図６は、本発明の実施形態に係る自律型電気掃除機の誘導部を含む要部の断面図である。

図５および図６に示すように、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、本体３を旋回させるとき、誘導部２５が吸込口２よりも旋回方向へ先行する場合には誘導部２５の高さを本体３が直進しているときよりも小さくする（突出長さを短くする）誘導部退避機構３５を備えている。

誘導部退避機構３５は、高さを小さくする方向へ誘導部２５を駆動させる第一アクチュエータ３６と、高さを小さくする方向へ誘導部２５を駆動させる第二アクチュエータ３７と、を備えている。

第一アクチュエータ３６は、例えばソレノイドであって、ロボット制御部９に電気的に接続されている。

第二アクチュエータ３７は、例えばコイルばねやゴムなどの弾性体であって、第一アクチュエータ３６が励磁されて誘導部２５を移動させたときに変形してエネルギーを蓄え、第一アクチュエータ３６が消磁されるとエネルギーを解放して誘導部２５の高さを復帰させる。なお、第二アクチュエータ３７は、誘導部支持機構２７の押圧部材３２で代用しても良い。

ロボット制御部９は、本体３を旋回させるとき、誘導部２５が吸込口２よりも旋回方向へ先行する場合には誘導部２５の高さが小さくなるよう誘導部退避機構３５を駆動制御する。具体的には、ロボット制御部９は、本体３を旋回させるとき、誘導部２５が吸込口２よりも旋回方向へ先行する場合には第一アクチュエータ３６を作動させ、例えばソレノイドを励磁させて誘導部２５を上方へ引き上げて被掃除面から離間させる（図５）。なお、「誘導部２５の高さが小さくなる」状態とは、誘導部２５が本体３の内側に入り込むこと、つまり本体３の底面を基準とする誘導部２５の高さ寸法（突出長さ寸法）が負になる状態を含んでいる。

他方、ロボット制御部９は、本体３を旋回させるとき、誘導部２５が吸込口２よりも旋回方向へ遅れて移動する場合には誘導部２５の高さを直進時と同じに保つよう誘導部退避機構３５を制御する。具体的には、ロボット制御部９は、本体３を旋回させるとき、誘導部２５が吸込口２よりも旋回方向へ遅れて移動する場合には第一アクチュエータ３６を非作動にして、例えばソレノイドを消磁し、第二アクチュエータ３７によって誘導部２５を下方へ押し下げて被掃除面に近づけ、あるいは接触させる（図６）。

誘導部２５が吸込口２よりも旋回方向へ先行する場合とは、図３において、自律型電気掃除機１が右旋回（時計回り）する際（図３中の実線矢印Ｒ）に、吸込口２よりも右側にある誘導部２５ａが吸込口２に先行して右旋回する態様を言う。誘導部２５が吸込口２よりも旋回方向へ遅れて移動する場合とは、図３において、自律型電気掃除機１が右旋回する際（図３中の実線矢印Ｒ）に、吸込口２よりも左側にある誘導部２５ｂが吸込口２に遅れて右旋回する態様を言う。なお、自律型電気掃除機１が左旋回する場合には、誘導部２５ａ、２５ｂの先後は反転する。

つまり、自律型電気掃除機１は、移動方向を変更したり、障害物を避けたりするためなどで旋回するとき、吸込口２に先行して旋回する誘導部２５を被掃除面から離間させることによって、旋回方向にある塵埃が吸込口２へ接近することを妨げることがない。また、吸込口２に遅れて旋回する誘導部２５を被掃除面に近づけておくことによって、旋回方向に先行する旋回清掃体１６が、仮に塵埃を掃き飛ばしたとしても、これを誘導部２５で捕捉して吸込口２へ誘導する。

このように構成された本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、旋回清掃体１６が掃く塵埃を吸込口２へ誘導する壁状の誘導部２５を備えることによって、塵埃の大きさや質量に拘わらず、旋回清掃体１６が掃き飛ばした塵埃を逸走させることなく吸込口２へ導いて吸い込むことができる。

また、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、誘導部２５の高さを変化させる誘導部支持機構２７を備えることによって、被掃除面の凹凸や段差に誘導部２５を引っ掛けてしまい、走行あるいは移動が困難にならず、円滑な自律移動を継続できる。

さらに、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、本体３を旋回させるとき、誘導部２５が吸込口２よりも旋回方向へ先行する場合には誘導部２５の高さを小さく、または誘導部２５の高さを零より小さくする誘導部退避機構３５を備えることによって、旋回動作にともなって吸込口２へ自然に吸い込まれるべき塵埃を誘導部２５が邪魔することがない。

さらにまた、本実施形態に係る自律型電気掃除機１は、本体３を旋回させるとき、誘導部２５が吸込口２よりも旋回方向へ遅れて移動する場合には誘導部２５の高さを直進時と同じに保つ誘導部退避機構３５を備えることによって、直進するときのみならず旋回する際にも旋回清掃体１６に掃き飛ばされる塵埃を逸走させてしまうことがない。

したがって、本実施形態に係る自律型電気掃除機１によれば、塵埃の性質、具体的には質量の軽重によらず、吸込口２へ誘導して確実に吸い込むことができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…自律型電気掃除機、２…吸込口、３…本体、５…塵埃容器、６…電動送風機、７…移動部、８…駆動部、９…ロボット制御部、１１…二次電池、１２…底面、１３…回転清掃体、１５…回転清掃体用駆動部、１６…旋回清掃体、１７…旋回清掃体用駆動部、１８…駆動輪、１９…旋回輪、２１…ブラシ基部、２２…線状ブラシ、２３…ハウジング、２５、２５ａ、２５ｂ…誘導部、２７…誘導部支持機構、２８…スリット、２９…押圧力受板、３１…下端部、３２…押圧部材、３３…ハウジング、３５…誘導部退避機構、３６…第一アクチュエータ、３７…第二アクチュエータ。

Claims (7)

1. 吸込口を有する本体と、
   前記吸込口よりも前方に配置される回転中心周りに旋回する旋回清掃体と、
   前記吸込口よりも前方かつ前記旋回清掃体の回転中心よりも後方に配置され、前記旋回清掃体が掃く塵埃を前記吸込口へ誘導する壁状の誘導部と、を備える自律型電気掃除機。
2. 前記誘導部を前記本体に支えて、前記本体の底面に対する前記誘導部の高さを変化させる誘導部支持機構を備える請求項１に記載の自律型電気掃除機。
3. 前記本体を旋回させるとき、前記誘導部が前記吸込口よりも旋回方向へ先行する場合には前記誘導部の高さを小さくする誘導部退避機構を備える請求項１または２に記載の自律型電気掃除機。
4. 前記本体を旋回させるとき、前記誘導部が前記吸込口よりも旋回方向へ遅れて移動する場合には前記誘導部の高さを直進時と同じに保つ誘導部退避機構を備える請求項３に記載の自律型電気掃除機。
5. 前記旋回清掃体の回転中心は、前記吸込口の前方投影領域よりも左右いずれか一方側に配置され、
   前記誘導部は、前記吸込口の前方投影領域の左右いずれか他方側に配置されている請求項１から４のいずれか１項に記載の自律型電気掃除機。
6. 前記誘導部は、前記本体の前後方向に延びており、少なくとも後端部分が前記吸込口の前方投影領域の内側に入り込んでいる請求項１から５のいずれか１項に記載の自律型電気掃除機。
7. 前記旋回清掃体は、前記吸込口の前方投影領域を挟んで左右一対に設けられ、
   前記誘導部も、左右一対に設けられている請求項１から６のいずれか１項に記載の自律型電気掃除機。