JP3241090B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電気掃除機の使用性
の向上、特に床面への対応と負荷軽減に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電気掃除機の使用性の向上に
関して各種の検討が行われている。電気掃除機は、家庭
内で最も広く用いられる電気機器の一種であり、その使
用性の向上は非常に有益なものである。特に、近年で
は、床面の種類に対応して、電気掃除機の駆動制御を行
ったり、あるいは、電気掃除機の吸込みノズル部の引き
回しに係る負荷を軽減するための各種の工夫がなされて
いる。

【０００３】図２９には、第１従来例に係る電気掃除
機、特にその吸込みノズル部の構成が示されている。こ
の図に示される電気掃除機は、特開平２−１３１７２７
号公報に開示されたものであり、この図は特にその吸込
みノズル部１を床面に当接される側から描いた斜視図で
ある。

【０００４】この図に示される吸込みノズル部１は、吸
込みノズル部本体２の下面に前輪３及び後輪４を設けた
構成であり、吸込みノズル部１を引き回す際にはこの前
輪３及び後輪４が回転する。さらに、吸込みノズル部本
体２の下面には、感圧導電体５が設けられており、感圧
導電体５の左右両側にはさらに凸部６が形成されてい
る。

【０００５】感圧導電体５には、加わる圧力によりその
電気抵抗が変化する素子である。前輪３及び後輪４によ
り形成される平面と感圧導電体５の先端との間には所定
の空隙が確保されており、従って、掃除しようとする床
が硬質の床の場合、感圧導電体５には床面からの押圧力
が加わることはない。従って、この場合には、感圧導電
体５の電気抵抗値は変化しない。

【０００６】逆に、床が絨毯のような柔かい質の場合、
電気送風機（図示せず）の吸引力により吸込みノズル部
１の吸込口に負圧が加わり、吸込口の絨毯が吸い上げら
れて感圧導電体に下方から押圧力が加わる。この圧力に
より、感圧導電体５の電気抵抗値は硬質な床の場合に比
べ小さい値となる。

【０００７】また、床が畳の場合、電気送風機の吸引力
により畳表が吸い上げられて感圧導電体５に下方から押
圧力が加わるが、この押圧力は絨毯の場合に比べ小さい
押圧力となる。すなわち、感圧導電体５の左右に近接し
て設けられた凸部６によって畳表が係止されるため、押
圧力が軽減され、感圧導電体５の電気抵抗は中間的な値
となる。

【０００８】従って、この従来例のような吸込みノズル
部１を用いた場合、床面の種類を検出して電気掃除機の
駆動制御を好適に行うことができる。

【０００９】図３０には、第２従来例に係る電気掃除機
の構成、特にその吸込みノズル部の構成が示されてい
る。この図は、吸込みノズル部を下面から見て描いた図
であり、一部は断面により表されている。この従来例
は、特開平２−２４３１２５号公報等に開示されたもの
である。

【００１０】この図に示される従来例も、吸込みノズル
部本体２に前輪３及び後輪４を設けた構成である。図に
おいて８で示されるのは回転ブラシであり、回転ブラシ
８はベルト９を介して回転ブラシ用モータ１０と連結さ
れている。従って、回転ブラシ用モータ１０が回転駆動
すると、これに応じて回転ブラシ８が回転し、回転ブラ
シ８によって床面の清掃が行われることとなる。

【００１１】さらに、この図においては、回転センサ１
１が示されている。回転センサ１１は、吸込みノズル部
７が清掃に係る床面上に接触しその面上を移動したと
き、当該移動に伴って発生する後輪４の回転を検出する
センサである。プリント基板１２上には、制御回路部品
が配置されており、回転センサ１１によって車輪４の停
止が検出されたとき、図示しない送風機用モータが停止
される。すなわち、回転センサ１１によって、送風機用
モータの運転制御を行うことができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述した第１従来例の
電気掃除機では、吸込みノズル部７が移動すると、感圧
導電体５に加わる押圧力は均一ではなくなる。特に吸込
みノズル部１の一動作中の始動、中間、停止における押
圧力の変化は大きく、また吸込みノズル部１を押す場合
と引く場合とでも押圧力は変化するため、床面の種類を
正確に判断できないという問題点があった。

【００１３】また、第２従来例の電気掃除機では、吸込
みノズル部７が清掃に係る床面上を移動しているか停止
しているかを検出することができ、これにより送風機用
モータの運転制御を行うことができるものの、移動方向
による送風機及び回転ブラシ８のきめ細かな制御ができ
ないという問題点があった。

【００１４】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、吸込みノズル部の動作により影
響されず、床面の種類を正確に判断できる電気掃除機を
得ることを目的とするものである。

【００１５】さらに、この発明は、吸込みノズル部の移
動方向に応じてよりきめ細かな制御を行うことにより、
吸込みノズル部の引き回しに係る負荷を軽減する等の効
果を実現することを目的とするものである。

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【課題を解決するための手段】 このような目的を達成す
るために、本発明の請求項１は、 床面に当接される吸込
みノズル部と、２個の発光素子、各発光素子と対応して
設けられた２個の受光素子及び集塵に伴い回転する円形
遮光板を有する遮断型フォトインタラプタと、２個の受
光素子の出力の和に基づき円形遮光板の回転方向を検出
する手段と、吸込みノズル部を介して床面から集塵する
掃除機本体と、円形遮光板の回転方向に応じて吸込みノ
ズル部及び／又は掃除機本体の動作を制御することによ
り、吸込みノズル部の移動に伴う負荷を軽減する制御部
と、を備え、円形遮光板の周上に異なる長さの２種類の
羽根をそれぞれ複数個設け、長さの長い羽根により両発
光素子から対応する受光素子に向け発せられた光線を遮
断／透過させ、長さの短い羽根により一方の発光素子か
ら対応する受光素子に向け発せられた光線を遮断／透過
させることを特徴とする。

【００２７】請求項２は、床面に当接される吸込みノズ
ル部と、発光素子、発光素子と対応して設けられた受光
素子及び集塵に伴い回転する反射板を有する反射型フォ
トインタラプタと、受光素子の出力に基づき反射板の回
転方向を検出する手段と、吸込みノズル部を介して床面
から集塵する掃除機本体と、反射板の回転方向に応じて
吸込みノズル部及び／又は掃除機本体の動作を制御する
ことにより、吸込みノズル部の移動に伴う負荷を軽減す
る制御部と、を備え、反射板が、発光素子により発せら
れた光線を受光素子に向け反射させるよう、周に沿い少
なくとも３段階の反射率で順に塗り分けられたことを特
徴とする。

【００２８】そして、請求項３は、床面に当接される吸
込みノズル部と、発光素子、発光素子と対応して設けら
れた受光素子及び集塵に伴い回転する円形遮光板を有す
る遮断型フォトインタラプタと、受光素子の出力に基づ
き円形遮光板の回転方向を検出する手段と、吸込みノズ
ル部を介して床面から集塵する掃除機本体と、円形遮光
板の回転方向に応じて吸込みノズル部及び／又は掃除機
本体の動作を制御することにより、吸込みノズル部の移
動に伴う負荷を軽減する制御部と、を備え、円形遮光板
の周上に、発光素子により受光素子に向け発せられた光
線を遮断／透過させるよう複数個の羽根が配置され、か
つこの羽根の間隔が少なくとも一部で非等間隔に配置さ
れたことを特徴とする。

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【作用】本発明においては、床面センサにより床面から
吸込みノズル部底面に加わる押圧力が、移動センサによ
り吸込みノズル部の移動速度及び移動距離が、方向セン
サにより吸込みノズル部の移動方向が、それぞれ検出さ
れる。制御部は、これらの検出結果に基づき掃除機本体
及び／又は吸込みノズル部を駆動制御する。これによ
り、吸込みノズル部の始動等に伴う床面センサの出力変
化が生じても床面の種類が正確に判断される。また、床
面センサ、移動センサ及び方向センサの出力を用いるこ
とにより、掃除機本体及び／又は吸込みノズル部の駆動
制御がより緻密に行われ、より正確となる。

【００３２】

【００３３】特に、請求項１、請求項２及び請求項３に
おいては、吸込みノズル部の移動方向がフォトインタラ
プタの出力に基づき検出される。請求項１及び３におけ
るフォトインタラプタは遮断型フォトインタラプタ、請
求項２におけるフォトインタラプタは反射型フォトイン
タラプタである。

【００３４】請求項１におけるフォトインタラプタは、
２個の発光素子、２個の受光素子及び円形遮光板を有し
ている。受光素子は各発光素子と対応して設けられてお
り、各発光素子により発せられた光線は円形遮光板の周
上の羽根によって遮断／透過される。この羽根として
は、異なる長さの２種類の羽根が設けられている。長い
方の羽根は両発光素子の光線を遮り、短い羽根は一方の
発光素子の光線を遮るよう、設けられている。これによ
り、各受光素子の受光タイミングが相違することとなる
から、その出力の和がどの様に変化するかにより集塵に
伴う円形遮光板の回転方向を検出可能である。

【００３５】請求項２におけるフォトインタラプタは、
発光素子、受光素子及び反射板を有している。発光素子
により発せられた光線は反射板によって反射され、受光
素子により受光される。その際、反射板は、周に沿い少
なくとも３段階の反射率で順に塗り分けられているか
ら、受光素子の出力がどの様に変化するかにより集塵に
伴う円形遮光板の回転方向を検出可能である。

【００３６】そして、請求項３におけるフォトインタラ
プタは、発光素子、受光素子及び円形遮光板を有してい
る。発光素子により発せられた光線は円形遮光板の周上
の羽根によって遮断／透過される。その際、この羽根の
間隔が少なくとも一部で非等間隔に配置されているか
ら、受光素子の出力がどの様に変化するかにより集塵に
伴う円形遮光板の回転方向を検出可能である。

【００３７】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図を用いて説明
する。なお、図２９及び図３０に示す従来例と同様の構
成には同一の符号を付し説明を省略する。

【００３８】図１には、本発明の第１実施例に係る電気
掃除機の全体構成が示されている。この図に示される電
気掃除機は、掃除機本体１３から引き出したホース１４
とパイプ１５を接続し、パイプ１５の先端に吸込みノズ
ル部１６を接続した構成である。ホース１４の一端には
手元操作部１７が設けられており、使用者は、この手元
操作部１７を操作することによって電気掃除機の全体動
作を操作する。

【００３９】また、掃除機本体１３は、送風機用モータ
１８を内蔵した構成である。送風機用モータ１８から見
てホース１４側には集塵室１９が形成されており、送風
機用モータ１８が回転駆動すると集塵室１９内に吸気口
２０を介して集塵が行われる。また、送風機用モータ１
８の背面には、排気口２１が形成されている。

【００４０】図２には、この実施例における吸込みノズ
ル部１６の構成が示されている。

【００４１】吸込みノズル部１６は、吸込口２２におい
て、吸込みノズル部本体２の長手方向に正逆回動自在に
支持された回転ブラシ８を有しており、回転ブラシ８の
軸の一端にはプーリ２３が設けられている。さらに、回
転ブラシ８の近傍には回転ブラシ駆動モータ１０が配設
されており、回転ブラシ駆動モータ１０の軸に固定され
たプーリ２４と前記プーリ２３とにはタイミングベルト
９が巻回されている。従って、回転ブラシ駆動モータ１
０の駆動力により回転ブラシ８が回転する。

【００４２】また、吸込みノズル部本体２には、前輪３
及び後輪４が回転ブラシ８と平行に正逆回転自在に支持
されており、前輪３及び後輪４は吸込みノズル部本体２
の底板より僅かに露出している。

【００４３】さらに、一方の後輪４の軸には、吸込みノ
ズル部１の移動を検出する移動センサ２５の円形遮光板
２６（図３参照）が設けられている。円形遮光板２６は
多数のスリットにより区切られた多数の羽根を有してお
り、円形遮光板２６は、発光素子及び受光素子と共に遮
断形フォトインタラプタ２７を構成している。

【００４４】また、移動センサ２５の近傍には床面セン
サ２８が配設されている。床面センサ２８は、図４に詳
示するように、吸込みノズル部本体２に設けられた溝２
９内に導電性ゴムからなる感圧導電体３０を配置した構
成を有している。感圧導電体３０の下部は、ばね３１を
介して支持部３２により昇降自在に支持されている。そ
して、支持部３２にはローラ３３が回転自在に支持され
ており、ローラ３３の下端は吸込みノズル部本体２の前
輪３、後輪４より僅かに突き出している。従って、硬質
な床、例えばＰタイル、畳を掃除する場合、ローラ３３
の下端の上下方向位置は前輪３、後輪４下面と同じ位置
となり、感圧導電体３０に力が加わり抵抗値が大きく変
化する。軟質な床、例えば絨毯を掃除する場合、ローラ
３３の下端の上下方向位置は前輪３、後輪４より僅かに
突出し、感圧導電体３０に加わる力は硬質床のときより
小さくなる。この結果、抵抗値の変化も小さくなる。絨
毯の毛足が長くなるに伴ってローラ３３の突出量は大き
くなり、抵抗値の変化もさらに小さくなるから、感圧導
電体３０の抵抗値を検出することにより床面の種類を判
断できる。

【００４５】また、上述したアナログ式の床面センサ２
８の代りに、図５に示すようなデジタル式の床面センサ
３４を用いてもよい。この床面センサ３４は、溝２９を
構成するハウジング３５により昇降自在に案内される支
持部３２に下端が接続された遮光軸３３を有している。
ハウジング３５の上部には遮光軸３３を検出するフォト
インタラプタ３６が配置されている。以下、デジタル式
の床面センサ２２を用いて説明する。

【００４６】図６は、本実施例の電気掃除機の制御シス
テムを示すブロック図である。

【００４７】この電気掃除機は、手元操作部１７内に制
御部３７を有している。制御部３７は、各モータを制御
すると共に移動センサ２５及び床面センサ３４の出力に
より床面の種類を判断する。制御部３７には、移動セン
サ２５、床面センサ３４、回転ブラシ駆動モータ１０、
及び掃除機本体内に設けられている電気送風機１８が接
続されている。さらに、制御部３７には、種々の床に対
応する床面センサ３４の「Ｈ」レベル時間（モデル値）
を記憶するメモリ３８が接続されている。

【００４８】次に、本実施例の動作を図７のフローチャ
ートに沿って説明する。

【００４９】電源が投入されると、制御部３７は、回転
ブラシ駆動モータ１０をオフし、電気送風機１８を最小
回転で回転するように制御すると共に各カウンタを初期
化する（ステップ１）。制御部３７は、移動センサ２５
により吸込みノズル部１６が移動しているか否か判断し
（ステップ２）、吸込みノズル部１６が移動していると
判断した場合、移動センサ２５の出力により吸込みノズ
ル部１６の移動の１ストローク（１動作）が終了したか
否か判断する（ステップ３）。吸込みノズル部１６の移
動の１ストロークが終了したと判断した場合、ストロー
クカウンタをインクリメントし（ステップ４）、移動セ
ンサ２５のパルス幅をパルス幅にパルス幅カウンタの値
を加えたものとし、移動センサ２５のパルスのエッジを
エッジ数にエッジカウンタの値を加えたものとする（ス
テップ５）。

【００５０】それから、制御部３７は、ストロークカウ
ンタが２となったか否か判断し（ステップ６）、ストロ
ークカウンタが２となったと判断した場合、ストローク
カウンタを０とし（ステップ７）、図８に示すように、
吸込みノズル部１６が移動する所定期間における床面セ
ンサ３４の２ストローク分の出力を２回求めて平均化す
る（ステップ８）。さらに、制御部３７は、後述するニ
ューラルネット処理を行い（ステップ９）、判断した床
面の種類のＬＥＤ表示処理を行う（ステップ１０）。そ
して、制御部３７は、判断した床面の種類に基づき、床
や畳では回転ブラシＯＦＦ、マットや絨毯では回転ブラ
シＯＮ等の回転ブラシ制御処理を行い（ステップ１
１）、床や畳では現状パワーを維持、マットや毛足の短
い絨毯では現状パワーより一段階大きなパワーに変更、
毛足の長い絨毯では現状パワーより二段階大きなパワー
に変更するなどの電機送風機制御処理を行う（ステップ
１２）。

【００５１】なお、移動センサ２５の出力により検出す
る掃除動作により送風機用モータ１８を制御し、床面の
種類によって層風紀用モータ１８の出力を補正するよう
にしてもよい。次に、床面の種類の種々の検出方法につ
いて説明する。

【００５２】（１）制御部３７は、図９に示すように、
移動センサ２５の出力により１ストローク中のトップス
ピード部分の所定時間（例えば１００mS）Ｔを求め、そ
の期間Ｔの床面センサ３４の出力のみを有効として取り
込む。しかしながら、床面センサ３４の出力は、床面の
種類により吸込みノズル部１の押す動作時と引く動作時
とでは大きく異なる場合がるので、押す動作と引く動作
の２ストロークにおける所定時間Ｔの床面センサ３４の
出力を加算し、この値をメモリ３８に記憶されているモ
デル値と比較することにより床面の種類を判断する。

【００５３】本出願人は、図１０に示すように、種々の
床に対する移動センサ２５及び床面センサ３４の出力を
実験により求めている。この結果、所定時間（例えば１
００mS×２ストローク分）Ｔの床面センサ２２の「Ｈ」
レベル出力時間は、床（Ｐタイル）及び畳で約２００m
S、マットで約１２５mS、毛足が７mmの絨毯で約７５m
S、毛足が１４mmの絨毯で約５０mS、毛足が２５mmの絨
毯で約２５mSであることが判明しており、これらの値を
モデル値として予めメモリ３８に記憶させておく。

【００５４】（２）予めメモリ３８へ図１１に示すよう
なＡ〜Ｅまでのパターンの床面センサ２２の「Ｈ」レベ
ル時間を記憶させておき、上述同様にして求めた押す動
作の１ストロークにおける所定時間Ｔの床面センサ３４
の出力「Ｈ」レベル時間をＡ〜Ｅに分類し、同様に引く
動作の１ストロークにおける所定時間Ｔの床面センサ３
４の出力「Ｈ」レベル時間をＡ〜Ｅに分類し、分類パタ
ーンの組み合わせにより床面の種類を判断する。

【００５５】例えば、ＥとＥの組み合わせならば床（Ｐ
タイル）または畳、ＥとＢの組み合わせならばマット、
ＤとＡとの組み合わせならば毛足が７mmの絨毯、ＣとＡ
との組み合わせならば毛足が１４mmの絨毯、ＢとＡとの
組み合わせならば毛足が２５mmの絨毯であると判断す
る。

【００５６】（３）上述同様にして求めた１ストローク
における所定時間Ｔの床面センサ３４の出力「Ｈ」レベ
ル時間を２ストローク分加算した床面センサ３４の
「Ｈ」レベル時間と、床面センサ３４の出力パルス信号
のエッジ数を入力データとし、代表的な床面センサ情報
とその時の床面の種類の答え（教師）をニューラルネッ
トワークの入出力層に与えて学習させた後の写像関係を
用いて床面の種類を判断する。

【００５７】図１２に示すように、「Ｈ」レベル時間を
例えば２５mS間隔で０〜２００mSの時間ニューロンとし
て割り付け、床面センサ３４の出力パルス信号のエッジ
数をパルス変化の数ニューロンとして割り付ける。な
お、時間ニューロンは０〜１の連続値とし、分解能を１
mSとし、また数ニューロンは０又は１の離散値とする。
そして、ニューラルネットワークに所望の特性を持たせ
るために学習を行う。学習データは、図１３に示すよう
に、時間ニューロンを離散値として代表的な値を入力
し、所望のニューラルネットワークを構築する。

【００５８】例えば、時間が２５mSでエッジが１ならば
毛足が７mmの絨毯（Ｊ１）、時間５０mSでエッジが２な
らば毛足が２５mmの絨毯（Ｊ３）、時間が１５０mSでエ
ッジが２ならばマット（Ｍ）、時間が２００mSでエッジ
が１ならば床又は畳（Ｐ）であるとする。

【００５９】そして、学習データに対して適切な答えが
出るようになると、その近傍の入力に対しても大体同じ
出力が得られるようになり、学習データの空白部分を徐
々に自己組織化する。

【００６０】（４）ファジー制御則を用いて床面認識を
する。

【００６１】第１ストロークにおける所定時間Ｔの床面
センサ３４の出力「Ｈ」レベル時間、及び第２ストロー
クにおける所定時間Ｔの床面センサ２２の出力「Ｈ」レ
ベル時間を入力とし、ラベルは図１１に示すようなＡ〜
Ｅまでのパターンとして図１４（ａ）、（ｂ）に示すよ
うな前件部１メンバシップ関数（ＭＦ）及び前件部２メ
ンバシップ関数（ＭＦ）とし、後件部は図１４（ｃ）に
示すように、床又は畳（Ｐ）、マット（Ｍ）、毛足が７
mmの絨毯（Ｊ１）、毛足が１４mmの絨毯（Ｊ２）、毛足
が２５mmの絨毯（Ｊ３）とし、ルール（図１４（ｄ））
に基づきＭＩＮ−ＭＡＸ法により床面の種類を求める。
例えば、「ｉｆ第１ストロークがＡで第２ストロークが
Ｃ ｔｈｅｎ床種類は毛足が１４mmの絨毯（Ｊ２）」と
する。なお、ルールの空白部分は前回の床面認識を維持
する。

【００６２】また、吸込みノズル部１６に、図１５に示
すように、吸込みノズル部本体２により揺動自在に支持
されると共にゴム等により構成された一端が床面と接触
するアクチュエータ３９と、アクチュエータ３９の一方
への揺動を検出するマイクロスイッチ４０とからなる移
動方向センサ４１を設けた場合、移動方向センサ４１
は、アクチュエータ３９の揺動方向によりマイクロスイ
ッチ４０がオン、オフすることにより吸込みノズル部１
６の移動方向を検出し得る。従って、第１ストロークと
第２ストロークが、押す動作と引く動作、押す動作と押
す動作、引く動作と引く動作のいずれかを判断し、それ
ぞれの第２ストロークの動作に対して異なるルールＡ、
Ｂ、Ｃ（図１６参照）を設定しておけば、制御部３７
は、図１７のフローチャートに示すように、第１ストロ
ークと第２ストロークとの動作を判断し、前述同様の動
作によりファジー制御則を用いて床面認識できる。

【００６３】なお、上述実施例においては、床面センサ
のサンプリング時間を、移動センサ２５によって検出さ
れ吸込みノズル部１６の移動のトップスピードの１００
mSとしたが、本発明はサンプリング時間に限定されるも
のではない。

【００６４】また、上述実施例においては、床面と接触
するローラ３３の昇降を検出する感圧導電体またはフォ
トインタラプタを用いた床面センサを例にとり説明した
が、これに限らず、超音波、衝撃力、光反射、光透過等
を利用したものでもよい。

【００６５】さらに、上述実施例においては、平均化処
理として２回平均化処理を行うようになっているが、本
発明は平均化処理の回数に限定されるものではない。

【００６６】そして、本発明は、以上のような動作の掃
除機に限定されるものではない。例えば、床面センサに
より床面の物理的特性を、移動センサにより吸込みノズ
ル部の移動速度及び移動距離を、方向センサにより吸込
みノズル部の移動方向を、それぞれ検出して制御を行う
とよい。すなわち、これらセンサの出力を用いることに
より、床面の種類や吸込みノズル部の移動（速度、距
離、方向等）に応じて好適な制御を実行できる。制御対
象は、電気送風機等の掃除機本体に属する部材や、回転
ブラシ等の吸込みノズル部近傍の部材のいずれであって
もよい。

【００６７】図１８には、本発明の第３実施例に係る電
気掃除機、特にその吸込みノズル部４２の構成が示され
ている。この図に示される吸込みノズル部４２は、図２
に示される第１実施例の吸込みノズル部とほぼ同様の構
成を有している。この実施例において用いられている移
動センサ２５は、遮断型フォトインタラプタを備えるも
のである。

【００６８】図１９には、この実施例において用いられ
る移動センサ２５の構成が示されている。この図に示さ
れるように、本実施例の移動センサ２５は、それぞれ長
さの異なる２枚の羽根４３及び４４を有する円形遮光板
４５を用いて、フォトインタラプタ２７を構成してい
る。フォトインタラプタ２７の発光素子は４６及び４７
の２個であり、受光素子もこれに対応して４８及び４９
の２個である。発光素子４６から発せられた光線は、長
い羽根４３によっては遮断されるものの、短い羽根４４
によっては遮断されない。発光素子４７から発せられた
光線は、長い羽根４３、短い羽根４４のいずれによって
も遮断される。従って、この実施例において、円形遮光
板４５の回転に伴い得られる受光素子４８、４９の出力
は、円形遮光板４５の回転方向によって異なるパターン
で変化する。

【００６９】例えば、円形遮光板４５が図１９（ｂ）に
おいて左回転している場合、受光素子４８の出力は図２
０（イ）に示されるようなパターンで変化し、受光素子
４９の出力は、図２０（ロ）に示されるようなパターン
で変化する。

【００７０】一方、円形遮光板４５が図１９（ｂ）にお
いて右回転する場合、受光素子４８の出力は図２０
（ｂ）（ニ）に示されるようなパターンで変化し、受光
素子４９の出力は図２０（ｂ）（ホ）に示されるような
パターンで変化する。

【００７１】このように、円形遮光板４５が右回転する
か左回転するかで、各受光素子４８及び４９の出力の変
化のパターンが異なる。本実施例においては、各受光素
子４８，４９の出力の和を求め、この和を監視すること
により、円形遮光板４５が左回転しているか、右回転し
ているかを判別するようにしている。例えば、円形遮光
板４５が左回転している場合には、受光素子４８の出力
と受光素子４９の出力の和は図２０（ａ）（ハ）に示さ
れるように、−Ｌ−Ｈ−Ｍ−Ｌ−というように変化し、
右回転している場合には、図２０（ｂ）（ヘ）に示され
るように−Ｌ−Ｍ−Ｈ−Ｌ−というように変化する。従
って、受光素子４８の出力と受光素子４９の出力の和が
どのように変化するかによって、円形遮光板４５の回転
方向、ひいては吸込みノズル部４２の移動方向を識別す
ることができる。

【００７２】図２１には、この和を求める回路の一例が
示されている。この図に示されるように、受光素子４８
及び４９の出力をオペアンプ５０により加算しオペアン
プ５１によって増幅した上で出力すると、図２０に示さ
れるようなパターンで変化する和に係る信号が得られ
る。

【００７３】図２２には、この実施例における回路構成
が示されている。この図に示されるように、本実施例
は、移動センサ２５の出力を信号増幅器５２によって増
幅した上で、制御部３７において処理する構成を有して
いる。制御部３７は、回転検出部５３及び出力変換部５
４を有している。回転検出部５３は、信号増幅器５２に
よって増幅された信号から円形遮光板４５の回転方向、
すなわち吸込みノズル部４２の移動方向を検出する。出
力変換部５４は、検出結果を出力信号に変換し、回転ブ
ラシ用モータ１０及び送風機用モータ１８にそれぞれ回
転ブラシ用モータ制御信号５６又は送風機用モータ制御
信号５８を供給する。

【００７４】このように、円形遮光板４５の回転方向に
応じて回転ブラシ用モータ１０及び送風機用モータ１８
を制御するようにしたため、清掃を行う際に使用者が吸
込みノズル部４２の引き回しに係る負荷を感ずることが
少なくなる。例えば、吸込みノズル部４２を使用者が前
進させている場合と後退させている場合とでは円形遮光
板４５の回転方向が異なる。回転検出部５３によって検
出された回転方向が吸込みノズル部４２を前進させてい
ることを示すものである場合、制御部３７はこれに応じ
て回転ブラシ８を正転させるべく、回転ブラシ用モータ
１０にその旨の回転ブラシ用モータ制御信号５６を供給
する。また、回転検出部５３によって得られた回転方向
が吸込みノズル部４２が後退していることを示すもので
ある場合、制御部３７は、これに応じて回転ブラシ用モ
ータ１０に回転ブラシ用モータ制御信号５６を供給し、
回転ブラシ８を逆転させる。このようにすると、使用者
が電気掃除機を用いて掃除を行う際、吸込みノズル部４
２の引回しに伴う負荷を感ずることが少なくなる。

【００７５】また、この実施例においては、移動センサ
２５により吸込みノズル部４２の前後方向の移動を検出
するようにしているが、これは左右方向の移動検出をす
るようにしてもよい。このようにした場合でも、吸込み
ノズル部４２の引き回しに係る負荷を軽減することが可
能である。

【００７６】図２３には、本発明の第４実施例に係る電
気掃除機、特にその移動センサ５９の構成が示されてい
る。この図に示されるように、本実施例の移動センサ５
９は、反射型フォトインタラプタとして構成されてい
る。すなわち、後輪４に軸連結された反射板６０を用
い、この反射板６０に対し発光素子６２から光線を照射
し、その反射光を受光素子６４によって受光して、反射
板６０の回転を検出するようにしている。

【００７７】反射板６０は、図２３（ｂ）に示されるよ
うに、それぞれ反射率の異なる領域６６、６８、７０に
塗り分けられている。反射率は、領域６６が最も高く、
領域７０が最も低い値である。従って、この反射板６０
が図２３（ｂ）において左回転した場合、図２４（ａ）
に示されるように、受光素子６４の出力は−Ｌ−Ｈ−Ｍ
−Ｌ−というように変化し、右回転した場合には−Ｌ−
Ｍ−Ｈ−Ｌ−というように変換する。

【００７８】従って、図２５に示されるように、受光素
子６４の出力をオペアンプ６６及び６８で増幅すること
により、図２０に示すようにその出力変化が反射板６０
の回転方向を示す信号が得られることになる。

【００７９】従って、この実施例によっても、図２２と
同様の構成を有する制御回路を用いることにより、吸込
みノズル部４２の引き回しに係る負荷を低減することが
可能である。

【００８０】なお、この実施例では、反射板６０を反射
率の異なる３個の領域６６〜７０に塗り分けたが、これ
は３段階以上に塗り分けても構わない。また、反射板６
０の厚みを部分的に変えることによっても、同様の効果
が得られる。

【００８１】図２６には、本発明の第５実施例に係る電
気掃除機、特にその移動センサ７２の構成が示されてい
る。この図に示される移動センサ７２は、円形遮光板７
４、発光素子７６及び受光素子７８を備える遮断型フォ
トインタラプタ８０を備えている。この実施例が特徴と
するところは、円形遮光板７４が図２６（ｂ）に示され
るように、その一部において羽根と切り欠きの間隔が他
と異なるよう設定されていることにある。すなわち、図
中下部に示される羽根及び切り欠きは、他の羽根及び切
り欠きの２倍の幅を有している。

【００８２】従って、この移動センサ７２を用いた場
合、図２７に示されるように、円形遮光板７４の回転方
向により受光素子７８の出力が異なるものとなる。すな
わち、長い幅を有する羽根及び切り欠きの部位では、光
線の遮断／透過に伴う受光素子７８の出力信号の幅が他
の部位の幅の倍の幅となるため、この部位がいつ到来す
るかにより、図２７（ａ）及び（ｂ）に示されるよう
に、円形遮光板７４が左回転しているか右回転している
かを知ることができる。

【００８３】図２８には、受光素子７８の出力信号を増
幅する回路の構成が示されている。この図に示されるよ
うに、受光素子７８の出力はオペアンプ８０及び８２で
増幅される。

【００８４】従って、本実施例によれば、図２２に示さ
れるような構成を有する制御回路を用いることによっ
て、吸込みノズル部４２の引き回しに係る負荷を軽減す
ることができる。この場合、回転検出部５３は、図２７
に示される時間Ｔ₁ 及びＴ₂ を計測し、計測結果を逐次
観測することにより、円形遮光板７４の回転方向を検出
する。

【００８５】具体的には、図２７（ａ）のＡ点において
時間Ｔ₁ を計測開始し、短い羽根に係る時間Ｔ₁ が経過
した時点でまだ立ち下がりエッジが来ないのでこれを１
と登録し、更に時点Ｂまで計測を継続する。時間Ｂにお
いて立ち下がりエッジが到来した後、この時点から時間
Ｔ_I の計測を開始する。計測を開始してから短い羽根に
係る時間Ｔ₂ が経過しても立ち上がりＨが来ないため、
これを０と登録する。同様に、円形遮光板７４が右回転
している場合には、図２７（ｂ）から明らかなように、
初めに０、次に１が登録される。

【００８６】従って、回転検出部５３は、登録される値
が−１−０−と変化するか、−０−１−と変化するかに
より、円形遮光板７４の回転方向を知ることができる。

【００８７】

【００８８】

【００８９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
床面センサにより床面から吸込みノズル部底面に加わる
押圧力を、移動センサにより吸込みノズル部の移動速度
及び移動距離を、方向センサにより吸込みノズル部の移
動方向を検出し、この検出結果に基づき床面の種類の判
断及び掃除機本体及び／又は吸込みノズル部の駆動制御
を行うようにしたため、吸込みノズル部の始動等に伴う
床面センサの出力変化が生じても床面の種類を正確に判
断でき、さらに、吸込みノズル部の移動（速度、距離、
方向等）に応じて好適な制御を実行できる。

【００９０】

【００９１】特に、本発明の請求項１によれば、異なる
長さの２種類の羽根を有する円形反射板を用いて遮断型
フォトインタラプタを構成したため、２個の受光素子の
出力変化から円形反射板の回転方向を検出し、円形反射
板の回転方向によって吸込みノズル部の移動方向を検出
することができる。また、本発明の請求項２によれば、
３段階の反射率で順に塗り分けられた反射板を用いて反
射型フォトインタラプタを構成したため、受光素子の出
力変化から反射板の回転方向を検出し、反射板の回転方
向によって吸込みノズル部の移動方向を検出することが
できる。そして、本発明の請求項３によれば、羽根の間
隔が少なくとも一部で非等間隔に配置されている円形遮
光板を用いて遮断型フォトインタラプタを構成したた
め、受光素子の出力変化から円形反射板の回転方向を検
出し、円形反射板の回転方向によって吸込みノズル部の
移動方向を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る電気掃除機の全体構
成を示す一部断面図である。

【図２】第１実施例における吸込みノズル部を示す断面
図である。

【図３】第１実施例における移動センサを示す図であ
る。

【図４】第１実施例における床面センサを示す断面図で
ある。

【図５】第１実施例における床面センサを示す断面図で
ある。

【図６】第１実施例における制御回路の構成を示すブロ
ック図である。

【図７】第１実施例の動作を示すフローチャートであ
る。

【図８】第１実施例の動作を示す図である。

【図９】第１実施例の動作を示す図である。

【図１０】実験により求められた移動センサ及び床面セ
ンサの出力を示す図である。

【図１１】第１実施例の動作を示す図である。

【図１２】第１実施例の動作を示す図である。

【図１３】第１実施例の動作を示す図である。

【図１４】第１実施例の動作を示す図である。

【図１５】第２実施例における移動方向センサを示す断
面図である。

【図１６】第２実施例の動作を示す図である。

【図１７】第２実施例の動作を示すフローチャートであ
る。

【図１８】本発明の第３実施例における吸込みノズル部
の構成を示す部分断面図である。

【図１９】第３実施例における移動センサの構成を示す
概略断面図及び平面図である。

【図２０】第３実施例における受光素子の出力の変化を
示す図である。

【図２１】第３実施例における受光素子の出力回路を示
す図である。

【図２２】第３実施例における制御回路の構成を示すブ
ロック図である。

【図２３】第４実施例における移動センサの構成を示す
部分断面図及び平面図である。

【図２４】第４実施例における受光素子の出力の変化を
示す図である。

【図２５】第４実施例における受光素子の出力回路の構
成を示す図である。

【図２６】第５実施例における移動センサの構成を示す
部分断面図及び平面図である。

【図２７】第５実施例における受光素子の出力の変化を
示す図である。

【図２８】第５実施例における受光素子の出力回路を示
す図である。

【図２９】第１従来例に係る吸込みノズル部を示す斜視
図である。

【図３０】第２従来例に係る電気掃除機の吸込みノズル
部を示す部分断面図である。

【符号の説明】

２ 吸込みノズル部本体 ３ 前輪 ４ 後輪 ８ 回転ブラシ １０ 回転ブラシ用モータ １１ 回転センサ １３ 掃除機本体 １６，４２ 吸込みノズル部 １８ 送風機用モータ １９ 集塵室 ２５，５９，７２ 移動センサ ２６ 円形遮光板 ２７，８０ フォトインタラプタ ３３，６０ 反射板 ３４ 床面センサ ３７ 制御部 ４３，４４ 羽根 ４５，７４ 円形遮光板 ４６，４７，６２，７６ 発光素子 ４８，４９，６４，７８ 受光素子 ５３ 回転検出部 ５４ 出力変換部 ５６ 回転ブラシ用モータ制御信号 ５８ 送風機用モータ制御信号 ６６，６８，７０ 領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 皆川 良司 神奈川県鎌倉市大船二丁目14番40号 三 菱電機株式会社 生活システム研究所内 (72)発明者 伊藤 賢一 神奈川県鎌倉市大船二丁目14番40号 三 菱電機株式会社 生活システム研究所内 (72)発明者 後藤 完二 埼玉県大里郡花園町大字小前田1728番地 １ 三菱電機ホーム機器株式会社内 (72)発明者 田口 博識 埼玉県大里郡花園町大字小前田1728番地 １ 三菱電機ホーム機器株式会社内 (72)発明者 岩原 明弘 埼玉県大里郡花園町大字小前田1728番地 １ 三菱電機ホーム機器株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−202032（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−268729（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−123276（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−199968（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A47L 9/28

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 床面に当接される吸込みノズル部と、 ２個の発光素子、各発光素子と対応して設けられた２個
   の受光素子及び集塵に伴い回転する円形遮光板を有する
   遮断型フォトインタラプタと、 ２個の受光素子の出力の和に基づき円形遮光板の回転方
   向を検出する手段と、 吸込みノズル部を介して床面から集塵する掃除機本体
   と、 円形遮光板の回転方向に応じて吸込みノズル部及び／又
   は掃除機本体の動作を制御することにより、吸込みノズ
   ル部の移動に伴う負荷を軽減する制御部と、 を備え、 円形遮光板の周上に異なる長さの２種類の羽根をそれぞ
   れ複数個設け、 長さの長い羽根により両発光素子から対応する受光素子
   に向け発せられた光線を遮断／透過させ、 長さの短い羽根により一方の発光素子から対応する受光
   素子に向け発せられた光線を遮断／透過させる ことを特
   徴とする電気掃除機。
2. 【請求項２】 床面に当接される吸込みノズル部と、 発光素子、発光素子と対応して設けられた受光素子及び
   集塵に伴い回転する反射板を有する反射型フォトインタ
   ラプタと、 受光素子の出力に基づき反射板の回転方向を検出する手
   段と、 吸込みノズル部を介して床面から集塵する掃除機本体
   と、 反射板の回転方向に応じて吸込みノズル部及び／又は掃
   除機本体の動作を制御することにより、吸込みノズル部
   の移動に伴う負荷を軽減する制御部と、 を備え、 反射板が、発光素子により発せられた光線を受光素子に
   向け反射させるよう、周に沿い少なくとも３段階の反射
   率で順に塗り分けられた ことを特徴とする電気掃除機。
3. 【請求項３】 床面に当接される吸込みノズル部と、 発光素子、発光素子と対応して設けられた受光素子及び
   集塵に伴い回転する円形遮光板を有する遮断型フォトイ
   ンタラプタと、 受光素子の出力に基づき円形遮光板の回転方向を検出す
   る手段と、 吸込みノズル部を介して床面から集塵する掃除機本体
   と、 円形遮光板の回転方向に応じて吸込みノズル部及び／又
   は掃除機本体の動作を制御することにより、吸込みノズ
   ル部の移動に伴う負荷を軽減する制御部と、 を備え、 円形遮光板の周上に、発光素子により受光素子に向け発
   せられた光線を遮断／透過させるよう複数個の羽根が配
   置され、かつこの羽根の間隔が少なくとも一部で非等間
   隔に配置された ことを特徴とする電気掃除機。