JP4964157B2 - 床面検知装置並びに電気掃除機 - Google Patents
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Description
また、特許文献1で示される従来例では、筐体の床面と接する箇所にリップを備え、床面との接触による圧力変化を検知する検知手段では、リップが床面と接触し続けることから磨耗され、使用を続けると誤判別となるため、リップの定期的な交換が必要となるという課題があった。
また、第2の目的は、本発明を電気掃除機に適用することで、床面に最適な吸い込み力及び回転ブラシ9の回転数を自動的に制御し、過剰な吸い込み及び回転ブラシ9の回転を抑え、掃除効率を保ったままで消費電力を低くできる電気掃除機を得ることである。
本発明の床面検知手段を電気掃除機に適用した場合について説明する。電気掃除機は図1に示すようにファンモータ2を有する本体1に、手元部5がホース4によってつながっており、図2に示すように手元部5には吸い込み力を切り替える吸い込み力ボタン61、回転ブラシ9のON/OFFを切り替えるブラシボタン62、自動運転モードにする自動運転ボタン63、板、畳、絨毯と床の種類を指定する学習ボタン64、判別結果を表示する表示装置17を備える。手元部5の先には、延長管7によって吸込具8がつながっている。また、図3は吸込具8内の床面検知装置の設置位置を示す図である。
なお、上記学習ボタン64は、表示手段に示された床面の種類を使用者が装置に対して記憶することを促すためのボタンであり、使用者が上記学習ボタンを押すことで使用者により指示された床面の種類と上記検知手段の出力とを関連付けて記憶し、それ以降の床面の判別に影響を与え、この操作をする度に判別精度が高まる学習機能を備えている。
電気掃除機において、使用者が手元部5を持ち吸込具8を床面上で摺動するとき、吸込具8は床の状態に応じた振動をする。検知手段12は、吸込具8を床に置いた時および床面上で摺動させた際に吸込具8に生じる振動の波形から床の種類を判別する。吸込具8に生じる振動は、床面の表面状態に対応した振動である。
吸い込み力を変化させずに床面上を同じ周期で吸込具8を摺動したときの振動検知センサ12の出力を図6に示す。図6には床面の種類が板、畳、絨毯(カットパイル、ループパイル)に対して振動検知センサ12の出力を高速フーリエ変換(FFT)により周波数解析を行った結果を示しており、横軸は周波数を縦軸は振幅を示している。
判別部16では、例えば振動検知センサの出力に、あらかじめ設定した閾値よりも低い周波数に多くの成分が含まれる場合、床の種類を絨毯と判別する。床の種類をわける閾値を2つ(板の周波数帯域と畳の周波数帯域の間の周波数、畳の周波数帯域と絨毯の周波数帯域の間の周波数)用意することで、板、畳、絨毯の判別を行うことができる。
また、閾値の一例として750Hzを上げたが、750Hzに限らず、床面の種類を判別できる程度であればどのような周波数でもよい。
使用者が吸込具8を床面に置いた時には、床の種類によって振動波形の初期時間の傾きが異なる。そこで、吸込具8を床面に置いたときの振動波形の初期時間の傾きによっても床の種類の判別を行うことができる。この実施の形態2では、このような態様について説明する。
図7は、振動検知手段の波形の立ち上がりを示す図であり、使用者が吸込具8を床面に置いた際に吸込具8に生じる振動を示している。
判別手段16は、初期時間の傾きを計測して床の種類を判別する際に、振動の振幅が規定値以上になるまでの時間を予め設定した基準値と比較する。板床よりも絨毯は吸込具8が着床してから最大の振幅に達するまで長い時間を要するため、判別手段16は、この時間が基準値よりも長い場合は絨毯と判別し、基準値よりも短い場合は板または畳であると判別する。これにより、摺動だけでなく吸込具8を置くという動作においても床の種類を判別できる。
実施の形態1〜2では、振動を検知し、このピーク周波数に基づいて床面の種類を判別する場合の態様について説明したが、振動でなく検知した床面の画像に基づいて床面の種類を判別するようにしてもよい。この実施の形態3では、このような態様について説明する。
この検知手段で電気信号へと変えられた床面の画像の特徴から床面の種類を判別し、その結果を出力する判別部16を備える。本体1には、判別部16の出力に基づいてあらかじめ基準値が記憶手段に設定されている本体1の吸い込みと吸込具8の回転ブラシ9の回転を制御する制御部18とを備えている。
掃除機のブラシモータ10は自動運転ボタン63またはブラシ切替ボタン62が押されると回転を開始し、回転ブラシ9を回転する。そして、使用者が吸込具8を床面で摺動させると、撮像素子13が床面を撮像する。撮像素子13から出力された画像信号の明暗は、図9に示したようになり、これは床表面の凹凸に起因している。そこで判別部16は、撮像素子13の出力を取り込んだ(ステップS21)後、明暗の最大値と最小値の差と閾値を比較し(ステップS22)、明暗の最大値と最小値の差が閾値よりも大きい場合、絨毯であると判別してその旨を表示装置17に出力する(ステップS27)。明暗の差が閾値よりも小さい場合、St.23に示すように入力信号に対して閾値を設けて入力信号の値がこの閾値より大きいか否かで1か0を決定する2値化処理を行い(ステップS23)、さらに明暗の直線的なパターンが現れるかどうかパターン認識を行い(ステップS24)、直線的なパターンが現れる場合は畳であると判別してその旨を表示装置17に出力し(ステップS26)、現れない場合は板であると判別してその旨を表示装置17に出力する。
実施の形態1〜4では、吸込具8に設けられた振動検知手段または撮像検知手段に基づいて判別部16が判別した床面の種類を表示装置17に出力する場合について説明したが、出力先を表示装置でなく、電気掃除機本体内の制御部18とし、この制御部18の制御の下にファンモータ2の回転数を制御してもよい。この実施の形態5では、このような場合の、制御部18において実現する機能について説明する。
表面が平滑であるほど強力な吸い込み力は必要なく、板、畳、絨毯の順で吸い込み力を弱くしても十分なごみの吸い込みは行われる。制御部18は本体内のファンモータ2へ供給する電力によりファンモータ2の回転数を制御し、吸い込み力を自在に変える。
表面が平滑であるほど回転ブラシ9の高速な駆動は必要なく、絨毯、畳、板の順で回転ブラシ9の回転数を遅くしても十分なごみの除去は行われる。制御部18は吸込具8内のブラシモータへ供給する電力によって回転ブラシ9の回転数を制御する。
また、この場合、いきなり順方向から逆方向へ切替えると、電気信号が過負荷になり、オーバーシュートが大きくなるおそれがある。そこで、制御部18は、掃除機を前後に摺動する際の前後の切替え時に摺動速度が0になったことを検知して、そのタイミングでブラシモータ10への電力供給を一旦停止し、その後逆回転に切替えるように制御する。これにより、過負荷を防ぐとともに、省電力を実現できる。
Claims (4)
- 床と接触し摺動する筐体の内部に設けられ、前記筐体を通して前記床からの振動を検知する振動検知手段と、
この振動検知手段からの出力に基づいて床面の特徴を抽出し、この特徴に基づいて床面の種類を判別する判別部と、を備え、
前記判別部は、3種類以上の床面種類を検知可能にし、
着床から振動の振幅が規定値以上になるまでの時間と予め設定した基準値との比較に基づいて前記床面の種類の判別を行うことを特徴とする床面検知装置。 - 表示手段と、
床面の種類を外部から指定するための学習ボタンと、を備え、
前記判別部は、記憶手段を有するとともに、判別した床面の種類を前記表示手段に表示させ、
前記学習ボタンが使用者によって押されたことを検知すると、前記判別部は使用者により指示された床面の種類と前記検知手段の出力とを関連付けて前記記憶手段に記憶することを特徴とする請求項1に記載の床面検知装置。 - 請求項1または請求項2に記載の床面検知装置を備えたことを特徴とする電気掃除機。
- 空気を吸い込むファンモータと、
前記吸込具に設けられた回転ブラシと、
前記回転ブラシを駆動するブラシモータと、
前記床面検知装置が判別した床面の種類に基づいて、前記ファンモータの回転数および前記ブラシモータの回転数またはON/OFFを制御する制御部と、を備えたことを特徴とする請求項3に記載の電気掃除機。
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