JP5953047B2 - 自走式電子機器および自走式イオン発生器 - Google Patents
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Description
このような自走式の電子機器に吸気機能と排気機能を備えさせ、従来の据え置き型や卓上型では十分に対応しきれなかった様々な要求に応えることが期待されている。
しかしながら、自走式の電子機器はほこりや異物の多い床面を走行するため、必要に応じてほこりや異物が電子器機器内に侵入することを防止することが望まれる。
吸気用開閉部は、吸気口を開閉し閉じた状態で吸気口および排気口を同時に覆うために筐体に対して移動可能に設けられた吸気用蓋体と、吸気用蓋体を移動させる吸気用蓋体駆動部とからなり、
排気用開閉部は排気口を開閉するために筐体に対して移動可能に設けられた排気用蓋体と、排気用蓋体を移動させて排気口を開閉する排気用蓋体駆動部とからなり、
制御部はイオン発生部の作動時に吸気口および排気口を開き、イオン発生部の非作動時に吸気口および排気口を閉じるように吸気用蓋体駆動部および排気用蓋体駆動部を制御するよう構成された自走式イオン発生器を提供するものである。
吸気用開閉部は、吸気口を開閉し閉じた状態で吸気口および排気口を同時に覆うために筐体に対して移動可能に設けられた吸気用蓋体と、吸気用蓋体を移動させる吸気用蓋体駆動部とからなり、
排気用開閉部は排気口を開閉するために筐体に対して移動可能に設けられた排気用蓋体と、排気用蓋体を移動させて排気口を開閉する排気用蓋体駆動部とからなり、
制御部はイオン発生部の作動時に吸気口および排気口を開き、イオン発生部の非作動時に吸気口および排気口を閉じるように吸気用蓋体駆動部および排気用蓋体駆動部を制御するよう構成されたことを特徴とする。
筐体とは、上記の各種手段および制御部等を搭載するシャシーと、シャシーに搭載された各部を覆うカバーとから構成される箱体を意味する。
走行部とは、床面等の基面に対して筐体を走行させる手段を広く意味し、例えば、モータ、モータにより駆動される駆動輪、筐体の姿勢を安定させる従動輪等から構成される。駆動輪は無限軌道に置換されてもよいし、駆動輪と無限軌道が組み合わせて用いられてもよい。いずれの場合も従動輪は必須ではない。
排気用開閉部とは、筐体に対して移動可能に設けられた排気用蓋体と、排気用蓋体を移動させて排気口を開閉する排気用蓋体駆動部とから構成される開閉機構全般を意味する。
排気用蓋体とは、排気口を開閉するために筐体に対して移動可能に設けられた蓋として機能する部材全般を広く意味する。
排気用蓋体駆動部とは、排気用蓋体を移動させて排気口を開閉する手段を広く意味する。排気用蓋体駆動部としては、排気用蓋体の取付構造にもよるが、例えば、ステッピングモータ、サーボモータ、ソレノイドなどを用いることができる。これらはその他の同等の動力源に置換されてもよい。
イオン発生部としては、例えば、一方の端部が閉じられた円筒形の誘電体(例えば、ガラス管)の外周面と内周面にメッシュ状の接地電極と印加電極がそれぞれ配され、印加電極から交流電圧を印加するように構成されたものを用いることができる。上記の例において、円筒形の誘電体は板状の誘電体(例えば、ガラス板)に置換されてもよい。この場合、板状の誘電体の表面と裏面にメッシュ状の接地電極と印加電極がそれぞれ配されることとなる。
以上のようなイオン発生部は一例であり、正負イオンを発生するものでなく、少なくとも負イオンを発生させるものでもよい。
また、イオン発生部は、高電圧が供給される針形状の放電電極と、該放電電極と対向し例えば接地された対向電極とからなる構造のものでもよい。放電電極には例えば負の高電圧が供給される。正負イオンを発生させるために、上記構造のイオン発生部を2個設け、一方の放電電極に負の高電圧、他方の放電電極には正の高電圧を供給し、共通の対向電極を設けるように構成できる。
要するに、イオン発生部は、イオンを生成、発生させるものを意味する。
制御部は上記のイオン発生部から発せられる電磁波の影響を受けないように電磁波を遮蔽するシールド板などで適宜遮蔽されることが好ましい。
このような構成によれば、排気用蓋体が排気口を筐体の内側から塞ぐように筐体に対して軸回転可能に軸支された半円筒状の筒状体からなるので、非常に簡易な構成で確実に排気口を開閉でき、信頼性を高めるうえで好ましいものとなる。
このような構成によれば、筒状体の一部に開口部が形成されるので、開口部を排気口に対向させるか、或いは周状体部分を排気口に対向させるように筒状体を軸回転させるという非常に簡易な動作で排気口を開閉でき、信頼性を高めるうえでより一層好ましいものとなる。
また、筒状体の一部に開口部が形成されることから、排気口が開いた状態であっても開口部より大きな異物であれば排気口から侵入することを防止できるという効果も得られる。
このような構成によれば、筒状体を所定の方向に所定の角度だけ軸回転させることができるので、正確かつ確実に筒状体を軸回転させて排気口を開閉することができる。
また、筒状体の回転角度を正確に制御して排気口の開き具合を調節することにより、排気口から放出される空気の流速を調整し、イオンを含んだ空気の到達距離と拡散具合を調整することもできるようになる。
このような構成によれば、所定角度を超える筒状体の回動が強制的に規制されるので、筒状体が所定角度を超えて回動することにより生じる排気用蓋体の異常な移動を防止でき、排気用蓋体が筐体から外れるといった故障を未然に防ぐことができる。
以下、図面に基づいて本発明の実施形態に係る自走式イオン発生器について説明する。図1は本発明の実施形態に係る自走式イオン発生器の斜視図、図2は図1に示される自走式イオン発生器から上部カバーを取り外した状態を示す斜視図、図3は図1に示される自走式イオン発生器の底面図、図4は図1に示される自走式イオン発生器のA−A矢視断面図、図5は図1に示される自走式イオン発生器のB−B矢視断面図、図6は図1に示される自走式イオン発生器のC−C矢視断面図、図7は充電台に帰還した状態を示す図4対応図、図8は図1に示される自走式イオン発生器を制御する制御部の構成を示すブロック図、図9はイオン発生部に搭載されるイオン発生装置の概略的な構成を示す説明図である。
自走式イオン発生器1は、円盤形の筐体2を備え、この筐体2の内部に、図4に示すように電力を蓄える充電式のバッテリー6、筐体2内に空気を吸引すると共に排気口5から空気を排出させる電動送風機7、筐体2内に導入された空気からほこりや異物を除去するフィルタ8、筐体2内に導入された空気を電離処理してイオンを発生するイオン発生部4、吸気口3を開閉する吸気用蓋体9を駆動する吸気用蓋体駆動部10(図2参照)、排気口5を開閉する排気用蓋体11、排気用蓋体11を駆動する排気用蓋体駆動部12(図2参照)、各部を統合的に制御する制御部13が設けられている。制御部13は各種電子部品を実装した制御基板14によって構成されている。
また、筐体2の外部には、吸気口3を開閉する吸気用蓋体9、床面Fに対して筐体2を走行させる走行部としての一対の駆動輪15、筐体2の姿勢を安定させる前輪16および後輪17が設けられている。以下、前輪16が配置されている方を前方側、後輪17が配置されている方を後方側と称する。
吸気口3と排気口5は充電等の非稼働時にほこりや異物が吸気口3や排気口5から侵入することを防止するために、可動式の吸気用蓋体9および排気用蓋体11によってそれぞれ開閉可能となっている。吸気用蓋体9および排気用蓋体11は筐体2の内部に設けられた吸気用蓋体駆動部10および排気用蓋体駆動部12によってそれぞれ駆動される。
一対の回転軸15aは、図示しない一対のモータからそれぞれ個別に駆動力が得られるように図示しない動力伝達機構を介して接続され、各モータは筐体2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。
後輪17は自在車輪からなり、駆動輪15と共に床面Fに接地するよう、筐体2の底板2aの後方側に回転可能に設けられている。
このように、自走式イオン発生器1は筐体2の前後方向の中間に一対の駆動輪15が配置され、前輪16を床面Fから浮かせつつ自走式イオン発生器1の重量を一対の駆動輪と後輪によって支持できるよう、前後方向の重量が配分されている。
また、駆動輪15は、急停止してもスリップしないよう、溝を有するゴムタイヤをホイールに嵌め込んだ構成とされている。
バッテリー6は充電端子20を介して充電台21から充電され、制御部13、一対の駆動輪15の一対のモータ、イオン発生部4、電動送風機7、各種センサ等の各要素に電力を供給する。
例えば、自走式イオン発生器1は、走行領域の周縁に到達した場合や、進路上の障害物に衝突した場合、一対の駆動輪15が停止し、一対の駆動輪15を互いに逆方向に回転して向きを変える。これにより、自走式イオン発生器1は障害物を避けながら自律走行することができる。
また、充電等の非稼働時にほこりや異物が吸気口3や排気口5から侵入して自走式イオン発生器1が故障することを防止するため、制御部13はイオン発生部4の作動時に吸気口3と排気口5を開き、イオン発生部4の非稼働時に吸気口3と排気口5を閉じるように吸気用蓋体駆動部10および排気用蓋体駆動部12をそれぞれ制御する。
つまり、各々のイオン放出部41a、41bには、共通の対向電極42と針状の放電電極43a、43bが各々設けられる。放電電極43a、43bは先端が尖った針電極であり、対向電極42は放電電極43a、43bの周囲を囲うように開口された共通の接地された電極である。
イオン発生装置40は、本体部分45に高圧電気発生回路が内蔵されており、側面(図4では底面)に設けられた2つの端子46を介してバッテリー6から電力が供給され、作動する。
本体部分45の高圧電気発生回路は、放電電極43a、43bに、交流波形またはインパルス波形から成る正または負の高電圧が印加される。前述のようにイオン発生装置40は複数の放電電極を持ち、例えば放電電極43aには、正のインパルス波形の高電圧が印加される。これにより、電離により発生するイオンが空気中の水分と結合して主としてH+(H2O)mから成る正のクラスタイオンが生成される。
他の放電電極43bには、負のインパルス波形の高電圧が印加され、電離により発生するイオンが空気中の水分と結合して主としてO2 -(H2O)nから成る負のクラスタイオンが生成される。ここで、m、nは任意の自然数である。
以上のイオン発生装置40の構成は、正および負のイオンを同時に発生させる一例であり、一つの放電電極を設け、該放電電極に交流の高電圧を供給させることで、正または負のイオンを交互に発生させることも可能である。また、正負のイオンを生成させるものでなく、負のイオンを発生させるようなものでもよい。
図10は吸気口と排気口が閉じた状態を示す図4対応図、図11は吸気口と排気口が閉じた状態を示す図5対応図、図12は吸気口と排気口が閉じた状態を示す図6対応図である。
前出の図1に示されるように、吸気口3は上部カバー2dの蓋体受け部50の一部を切り欠くようにして形成されている。蓋体受け部50はすり鉢状に窪んだ平面視円形の凹部であり、この蓋体受け部50に円盤状の吸気用蓋体(板状体)9が同心円状に設けられている。
図4に示されるように、吸気用蓋体9は裏面側の周縁が蓋体受け部50の表面と面接触するようにテーパ面9aとなっている。このため、図11に示されるように吸気口3を閉じるように吸気用蓋体9を下降させると、蓋体受け部50の表面と吸気用蓋体9の裏面側の周縁に形成されたテーパ面9aが面接触し、吸気用蓋体9は蓋体受け部50上の適切な位置に収まり、吸気口3は確実に閉じられる。
吸気用蓋体9の裏面側に形成された5本の軸部52a〜52eのうち、自走式イオン発生器1の前後方向と直交する方向に並んだ3本の軸部52d,52b,52eの先端は、筐体2内で支持板53によって支持されている。一方、5本の軸部52a〜52eのうち、自走式イオン発生器1の前方側と後方側に設けられた2本の軸部52a,52cは蓋体受け部50の貫通孔51a,51cにスライド可能に嵌っているだけである。
図4および図6に示されるように、吸気用蓋体9の3本の軸部52d,52b,52eを筐体2内で支持する支持板53の両端は一対のカム54に当接している。一対のカム54はステッピングモータ55によって駆動されるシャフト56に軸支されている。また、吸気用蓋体9と蓋体受け部50との間には弾性部材としてのスプリング57が配され、吸気用蓋体9は吸気口3を閉じる方向に常に付勢されている。特に、スプリング57は軸部52bの外周に貫挿され、支持板53を下方へと付勢し、吸気用蓋体9を常に、閉じる方向に付勢する。
このため、吸気用蓋体9の軸部52d,52b,52eを支持する支持板53は常にカム54に当接するように付勢され、カム54の回転に正確に追従する。
ステッピングモータ55は、カム54を所定の方向に所定の角度だけ軸回転させるように駆動制御されるので、吸気用蓋体9は蓋体受け部50に対して所定の高さだけ上昇した位置で保持される。これにより、蓋体受け部50と吸気用蓋体9との間に間隙が形成され、吸気口3が開いた状態となる。また、この際、図5に示されるように支持板53とカム54にそれぞれ形成された係止部53a,54aが互いに当接し、カム54はそれ以上の回動を規制される。これはステッピングモータ55に何らかの不具合が生じても、所定の角度を超えるカム54の回動を強制的に規制し、吸気用蓋体9が蓋体受け部50から外れるといった不具合を防ぐための防護策である。
この際、ステッピングモータ55は、吸気用蓋体9の裏面側の周縁に形成されたテーパ面9aがすり鉢状に窪んだ蓋体受け部50の表面に面接触する位置となるように回転角度が制御される。この時、カム54の係止部54aは、蓋体受け部50の下部に設けられているマイクロスイッチ58(光学センサーでもよい)のアクチュエータを操作する。これにより、マイクロスイッチ58から閉じた状態を示す信号が制御部13へと送られる。
以上のように吸気用蓋体9aの周縁に形成されたテーパ面9aが蓋体受け部50の表面に当接する位置まで下降させられると、吸気口3は完全に閉じられ、これにより、充電等の非稼働時にほこりや異物が吸気口3から侵入することが防止される。これは、ほこりや異物の侵入により自走式イオン発生器1が故障することの防護策である。
しかし、上述の通り、本実施形態ではイオン発生部4の非作動時、すなわち充電等の非稼働時に吸気口3が閉じられるので、ほこりや異物が吸気口3から侵入することを防止でき、信頼性の高い自走式イオン発生器1を提供できる。
例えば、蓋体受け部50と吸気用蓋体9との間の間隙が小さくなるように吸気用蓋体9の高さを調節すれば吸気口3の開き具合は小さくなり、それに伴って筐体2内に導入される空気の量は少なくなる。これにより、イオン発生部4で生成され、送出されるイオン量は少なくなる。イオン発生部4で生成されるイオン量は送風量に比例し、イオン発生部4で空気の入れ替わりが早い程、生成されるイオン量が増える傾向がある。そのため、吸気口3の開き具合が小さい場合は送風量を多くすることで、送出されるイオン量を多くできる。
一方、蓋体受け部50と吸気用蓋体9との間の間隙が大きくなるように吸気用蓋体9の高さを調節すれば吸気口3の開き具合は大きくなり、それに伴って筐体2内に導入される空気の量は多くなる。これにより、イオン発生部4で生成され、送出されるイオン量は多くなる。
前出の図1に示されるように、排気口5は蓋体受け部50の前方側の一部を切り欠くようにして形成されている。図4に示されるように、筐体2内において排気口5の手前には半円筒状の排気用蓋体11が設けられ、この排気用蓋体11を排気用蓋体駆動部12としてのステッピングモータ58で軸回転させることにより排気口5が開閉可能となっている。
図2に示されるように、排気用蓋体11はその周方向の一端側が閉じた周壁部11aとされ、他端側が多数の開口部11bが形成されたルーバー状となっている。
排気用蓋体11はその長手方向の一端側が筐体2に軸回転可能に軸支され、他端側が筐体2にマウントされたステッピングモータ58の回転軸に接続されている。
ステッピングモータ58は、所定の方向に所定の角度だけ回転するように制御されるので、排気用蓋体11は排気口5から開口部11bが露出した位置で保持される。また、この際、図4に示されるように排気口5と排気用蓋体11にそれぞれ形成された係止部5a,11cが互いに当接し、排気用蓋体11はそれ以上の回動を規制される。これはステッピングモータ58に何らかの不具合が生じても、所定の角度を超える排気用蓋体11の回動を強制的に規制し、排気用蓋体11が筐体2から外れるといった不具合を防ぐための防護策である。
この際、ステッピングモータ58は、排気用蓋体11の周壁部11aが排気口に対向し、開口部11bが排気口5から完全に露出しなくなる位置となるように回転角度が制御される。なお、この位置で排気用蓋体11が図示していないマイクロスイッチ等からなるセンサーで検知され、その検知信号が制御部13に送られる。
これにより、充電等の非稼働時にほこりや異物が排気口5から侵入することが防止される。これは、ほこりや異物の侵入により自走式イオン発生器1が故障することの防護策である。
しかし、上述の通り、本実施形態ではイオン発生部4の非作動時、すなわち充電等の非稼働時に排気口5が閉じられるので、ほこりや異物が排気口5から侵入することを防止でき、信頼性の高い自走式イオン発生器1を提供できる。
例えば、排気口5に露出する開口部11bの比率が低くなるように排気用蓋体11の回転角度を制御すれば排気口5の開き具合は小さくなり、それに伴って排気口5から放出される空気の流速は速くなる。これにより、イオンを含んだ空気をより遠くまで到達させることができる。
一方、排気口5から露出する開口部11bの比率が高くなるように排気用蓋体11の回転角度を制御すれば排気口5の開き具合は大きくなり、それに伴って排気口5から放出される空気の流速は遅くなる。しかし、イオンを含んだ空気をより広範囲に放出できる。
また、本実施形態では排気用蓋体11の開口部11bがルーバー状に形成されているので、排気用蓋体11の回転角度を制御することにより、排気口5から放出される空気の方向を定めることもできる。
吸気用蓋体9は、円盤形状としている。この吸気用蓋体9は、進行方向に対し後部側に設けられている吸気口3を開閉する構造となっている。この吸気用蓋体9は、排気口5を覆うことが可能な大きさに形成されていない。そのため、吸気口3だけでなく、進行方向の前方側に設けられた排気口5についても同時に開閉できる大きさに、吸気用蓋体9を形成すれば、排気口5を吸気口3と同時に覆うことができる。
このような構成とすることで、吸気用蓋体9は、排気用蓋体11を共用することになり、排気用蓋体11を無くし、また排気用蓋体11を開閉駆動するためのステッピングモータ58等の駆動部を排除でき、構造を簡単にできる。
なお、排気用蓋体11を設けることで、その回転角度を制御することで排気方向を調整することができる。
本発明の吸気および排気機能を備える電子機器としては、他送風機を備え、空気を吸引し、その空気を加湿、浄化、脱臭等を行う装置全般で応用できる。
2 筐体
2a 底板
2b 後方側板
2c 前方側板
2d 上部カバー
3 吸気口
4 イオン発生部
5 排気口
5a,11c,53a,54a 係止部
6 バッテリー
7 電動送風機
8 フィルタ
9 吸気用蓋体
10 吸気用蓋体駆動部
11 排気用蓋体
11a 周壁部
11b 開口部
12 排気用蓋体駆動部
13 制御部
14 制御基板
15 駆動輪
15a 回転軸
16 前輪
17 後輪
18,19 床面検知センサ
20 充電端子
21 充電台
22 端子部
23 CPU
24 ROM
25 RAM
26 I/Oポート
27 ドライバ回路
28 記憶部
29 臭いセンサ
30 湿度センサ
31 人感センサ
32 接触センサ
40 イオン発生装置
41a,41b イオン放出部
42 対向電極
43a,43b 放電電極
45 本体部分
46 端子
50 蓋体受け部
51a,51b,51c,51d,51e 貫通孔
52a,52b,52c,52d,52e 軸部
53 支持板
54 カム
55,58 ステッピングモータ
56 シャフト
57 スプリング
58 マイクロスイッチ
C 中心線
F 床面
S 側壁
Claims (7)
- 上部カバーを有する筐体と、筐体が置かれた基面に対して筐体を走行させる走行部と、筐体に収容されイオンを発生するイオン発生部と、イオン発生部で処理される空気を筐体内に導入するために筐体の上部カバーに形成された吸気口と、吸気口を開閉する吸気用開閉部と、イオンを空気と共に放出するために筐体の上部カバーに形成された排気口と、排気口を開閉する排気用開閉部と、走行部、イオン発生部、吸気用開閉部および排気用開閉部を制御する制御部とを備え、
吸気用開閉部は、吸気口を開閉し閉じた状態で吸気口および排気口を同時に覆うために筐体に対して移動可能に設けられた吸気用蓋体と、吸気用蓋体を移動させる吸気用蓋体駆動部とからなり、
排気用開閉部は排気口を開閉するために筐体に対して移動可能に設けられた排気用蓋体と、排気用蓋体を移動させて排気口を開閉する排気用蓋体駆動部とからなり、
制御部はイオン発生部の作動時に吸気口および排気口を開き、イオン発生部の非作動時に吸気口および排気口を閉じるように吸気用蓋体駆動部および排気用蓋体駆動部を制御するよう構成された自走式イオン発生器。 - 排気用蓋体は排気口を筐体の内側から塞ぐように筐体に対して軸回転可能に軸支された半円筒状の筒状体からなる請求項1に記載の自走式イオン発生器。
- 筒状体は周状体の一部に開口部を有し、排気用蓋体駆動部は排気口を開く際に筒状体の開口部が筐体の排気口に対向する位置に筒状体を軸回転させ、排気口を閉じる際に筒状体の周状体の部分が排気口に対向するよう開口部を退避させる位置に筒状体を軸回転させる請求項2に記載の自走式イオン発生器。
- 排気用蓋体駆動部は筒状体を所定の方向に所定の角度だけ軸回転させるステッピングモータからなる請求項2又は3に記載の自走式イオン発生器。
- 排気口と筒状体は所定角度を超える筒状体の回動を規制する一対の係止部をそれぞれ有する請求項2〜4のいずれか1つに記載の自走式イオン発生器。
- 筐体は吸気口の周囲に蓋体受け部を有し、吸気用蓋体は蓋体受け部を覆う板状体からなり、吸気用蓋体駆動部は吸気口を開く際に蓋体受け部と板状体との間に間隙が形成されるように板状体を移動させ、吸気口を閉じる際に蓋体受け部と板状体が当接するように板状体を移動させる請求項1〜5のいずれか1つに記載の自走式イオン発生器。
- 蓋体受け部はすり鉢状に窪んだ円形凹部からなり、吸気用蓋体は円形凹部に嵌るように円形凹部と同心円状に設けられた円盤状の板状体からなる請求項6に記載の自走式イオン発生器。
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