JP6546863B2 - 電気掃除機 - Google Patents

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Description

本発明は、電気掃除機に関する。
自律的に移動しつつ掃除する自律走行型掃除機として、動力源に充電池を搭載し、駆動輪を駆動する走行モータを制御して自律走行を行いつつ、モータ駆動の回転ブラシを用いて塵埃を掻き込み、吸引ファンで吸引して掃除を行うものが知られている。
自律走行型掃除機は、狭い通路や家具の下側の隙間等にも進入して清掃できることが望まれるため、本体は、例えば幅や高さ寸法が小さい小形形状であることが望ましい。自律走行型掃除機は、充電池やブラシ等を外殻やその内部に配したレイアウトであるが、形状を決定する際には、小形化とともに、本体の重量バランスをとること、ブラシの掃引面積、充電池容積、及び塵埃収容容積等を高く維持すること、の一部、好ましくは全部が可能な本体レイアウトにすることが望まれる。
特許文献1は、駆動輪の回転軸上に集塵部30を設け、集塵部30に対して一方側に電動送風機22及び回転ブラシ9を、他方側にバッテリー14を配置する本体レイアウトとしてあり、さらに、回転ブラシ9に対して電動送風機22が一方側に、集塵部30が他方側に位置している(図2、0051)。
特開2013−070951号公報
特許文献1は、電動送風機22及び集塵部30を繋ぐ吸気路12(流路)の容積が大きくなりやすく、結果としてこれがデッドスペースとなり、集塵部30の容積が確保し難い。また、集塵部30の容積を大きくしようとすると、駆動輪の間隔の拡張や、本体高さを高くする必要があり、本体の大形化に繋がり得る。
上記事情に鑑みてなされた第1の本発明は、本体と、該本体の左側に位置する左駆動輪と、該本体の右側に位置し、前記左駆動輪に対向する右駆動輪と、水平方向に回転軸を有する回転ブラシと、集塵部と、を備え、前記左駆動輪及び前記右駆動輪の回転により前後方向に移動する電気掃除機であって、 前記集塵部は、前記回転ブラシの一部又は全部の真上の領域に容積の一部を有し、該領域に比して前記本体の中心に遠い側に容積の別の一部又は残部を有し、左右方向について、前記左駆動輪及び前記右駆動輪の間に吸引ファンを有し、左右方向について、前記左駆動輪及び前記右駆動輪夫々を上下方向に付勢する左サスペンションユニット及び/又は右サスペンションユニットを、前記左駆動輪及び前記右駆動輪の間に設け、前記吸引ファンは、前後方向に略平行な方向に中心軸を有する略円筒形状であり、前記左サスペンションユニット及び/又は前記右サスペンションユニットは、前後方向に延在する第1車輪支持軸を、前記吸引ファンの下端近傍に有していることを特徴とする。
また、上記事情に鑑みてなされた第2の本発明は、本体と、該本体の左側に位置する左駆動輪と、該本体の右側に位置し、前記左駆動輪に対向する右駆動輪と、水平方向に回転軸を有する回転ブラシと、集塵部と、を備え、前記左駆動輪及び前記右駆動輪の回転により前後方向に移動する電気掃除機であって、前記集塵部は、前記回転ブラシの一部又は全部の真上の領域に容積の一部を有し、該領域に比して前記左駆動輪及び前記右駆動輪の間の領域に遠い側に容積の別の一部又は残部を有することを特徴とする。
本発明によれば、デッドスペースとしての流路を低減した電気掃除機を提供することができる。
自律走行型掃除機の斜視図 自律走行型掃除機の底面図 図1のA−A断面図 集塵部の装着を解除した状態における自律走行型掃除機の斜視図 自律走行型掃除機の上ケースを透視して内部構造を示す図 サスペンションユニットの斜視図
以下、本発明の実施形態を、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。同様の構成要素には同様の符号を付し、また、同様の説明は繰り返さない。
[自律走行型掃除機S]
図1は、電気掃除機の一例である自律走行型掃除機Sの斜視図、図2は、自律走行型掃除機の底面図である。自律走行型掃除機Sが進行する向きのうち、サイドブラシ7を設けた側を前方、鉛直上向きを上方、駆動輪2,3が対向する方向であって駆動輪2側を左方、駆動輪3側を右方とする。すなわち図1等に示すように前後、上下、左右方向を定義する。
自律走行型掃除機Sは、上面を含む上側の外殻をなす上ケース1u、及び底面を含む下側の外殻をなす下ケース1sを有している。上面側には、塵埃を貯留可能な集塵部12が備えられている。上ケース1u及び下ケース1s、並びにこれらケース内に配されている部材を総称して本体とも呼ぶ。
自律走行型掃除機Sの底面には、床面Yに接地させることができる一対の駆動輪2,3および補助輪4、床面Yの塵埃を回収する回転ブラシ5及びサイドブラシ7、塵埃を案内するガイドブラシ6を備えている。自律走行型掃除機Sは、種々公知のセンサを備えることができ、センサ出力を利用して周囲の情報を入手できる。駆動輪2,3は左右方向に対向しており、左右それぞれに設けられた走行モータ21(図6参照)により回転駆動される。補助輪4は駆動輪2,3より前方で、左右方向中央側に位置する従動輪であり、自由回転するキャスタを採用できる。なお、本実施形態の駆動輪2,3は、自律走行型掃除機S本体の中心を挟んで対向しているが、中心を挟まないように対向していても良い。走行モータ21の駆動力が駆動輪2,3に伝達されると、自律走行型掃除機Sは前方向又は後方向に駆動できる。
回転ブラシ5は、水平方向に回転軸を有し、回転ブラシモータ5m(図6参照)により回転する。サイドブラシ7は、上下方向に回転軸を有し、回転ブラシモータ5mにより回転する。ガイドブラシ6は前後方向について駆動輪2,3の一部又は全部に重なるところに位置しており、サイドブラシ7に衝突して弾かれた塵埃を回転ブラシ5の方向に案内する固定ブラシである。ガイドブラシ6は、左右方向について、回転ブラシ5の端部近傍とサイドブラシ7の回転軸との間に位置している。また、ガイドブラシ6は、前後方向に延在している。なお、本実施形態の回転ブラシ5は、左右方向に回転軸を有している。
さらに、自律走行型掃除機Sは、塵埃を吸引する気流を生成する吸引ファン11、及び駆動輪2,3を上方又は下方に付勢するサスペンションユニット20,30を、左右方向について駆動輪2,3の間に有する。その他自律走行型掃除機Sは、充電池9、制御基板10、集塵フィルタ13、等を有している。以下、自律走行型掃除機S内にレイアウトされている構成についてそれぞれさらに説明する。
なお、下ケース1s側には、前方から順に、サイドブラシ7、補助輪4、駆動輪2,3、回転ブラシ5が設けられている。駆動輪2,3と略重なって、ガイドブラシ6、サスペンションユニット20,30、吸引ファンモータ11が設けられている。
また、下ケース1s側には、左右方向外側から順に、駆動輪2,3、サスペンションユニット20,30、吸引ファンモータ11が設けられている。
[集塵部12]
(集塵部12の位置及び構造)
図3は、図1のA−A線断面図である。集塵部12は塵埃を貯留可能な容積を備え、2つの開口を有する容器である。集塵部12の容積の一部は、回転ブラシ5の一部又は全部に対して真上の領域にあり、容積の他の一部又は残部は、回転ブラシ5に比して自律走行型掃除機S本体の中心から離れた側の領域にある。本実施形態では、容積の残部が回転ブラシ5に比して自律走行型掃除機S本体の中心から離れた側の領域にある。また、自律走行型掃除機Sの中心は、駆動輪2,3の間に略位置している。
駆動輪2,3が自律走行型掃除機Sの中心又は中心近傍に位置するように設けられているため、自律走行型掃除機Sの重心バランスをとりやすい。なお、回転ブラシ5及び吸口14iは、駆動輪2,3の間の領域から外れた領域に位置している。このため、回転ブラシ5の左右寸法を大きくし易い。さらに、回転ブラシ5及び吸口14iが、駆動輪2,3の間の領域から外れた領域に設けられているため、集塵部12の容積の全部又は比較的大きな割合の部分を、駆動輪2,3の間の領域から外れた領域に設けることができる。これにより、集塵部12の容積を大きくし易い。
集塵部12の2つの開口はそれぞれ、集塵フィルタ13側と吸口14i側に設けられている。
集塵フィルタ13は、後述する吸引ファンモータ11と集塵フィルタ13側の開口との間に位置している。前後方向について、吸口14iは、回転ブラシ5の回転軸よりも自律走行型掃除機S本体の中心から離れた側(本実施形態では後方)に、塵埃が流通可能な流路の入り口として設けられている。吸口14iは、集塵部12の吸口14i側の開口に接続した吸口流路12iで繋がっている。また、前後方向について、回転ブラシ5の一部又は全部は、吸口14i側の開口及び集塵フィルタ13側の開口の間に収められている。
吸口14i側の開口は、集塵フィルタ13側の開口よりも、自律走行型掃除機S本体の中心から離れた位置に配されている。なお、集塵フィルタ13側の開口は、集塵フィルタ13によって開閉できる。
集塵部12の形状、回転ブラシ5や吸引ファンモータ11等との位置関係を上記のようにすることで、吸口流路12iを短くしてデッドスペースを小さくしたり、集塵部12を自律走行型掃除機Sの外周側に配置したりし易くなる。
具体的には、吸口14i側の開口に比して自律走行型掃除機S本体の中心に近づく側に集塵フィルタ13側の開口を持つため、集塵部12は、自律走行型掃除機S本体の中心への流路としての機能も果たすことができる。これにより、流路容積を小さくしつつ集塵部12の容積を大きくできる。この際、回転ブラシ5の真上に集塵部12の容積の一部が存在するため、デッドスペースになりやすい領域を効果的に使用できる。また、このように集塵部12を自律走行型掃除機Sの外周側に配すれば、自律走行型掃除機Sの外周側寸法を大きくすることで容易に集塵部12の大容積化が図れる。また、吸口14i側の開口は、自律走行型掃除機S本体の中心に遠い側で開いているため、集塵部12の着脱を行い易い。
(集塵部12の着脱)
図4は、集塵部12の装着を解除した状態における自律走行型掃除機Sの斜視図である。集塵部12は例えば集塵フィルタ13とともに上方向又は後方向に着脱可能であり、集塵フィルタ13を外すことでユーザは塵埃を廃棄できる。集塵部12は、上ケース1uの一部を蓋として、この蓋の下側に配しても良いが、本実施形態のように、上ケース1uと集塵部12の上面との高さが略一致するように形成すると、美感を維持しつつ集塵部12を大きくできるため、集塵容積を確保し易い。
[集塵フィルタ13]
図3に例示するように、集塵フィルタ13は、前後方向について吸引ファン11と回転ブラシ5との間に位置しており、水平方向に略垂直に設けられている(本実施形態では前後方向に略垂直に設けられている)。集塵フィルタ13は、回転ブラシ5の回転軸に比して自律走行型掃除機S本体の中心側、好ましくは回転ブラシ5の端部よりも自律走行型掃除機S本体の中心側に位置していると好ましい。これは、回転ブラシ5は略円筒形状であるため、回転軸の位置において最も上下寸法が大きいため、回転軸よりも自律走行型掃除機S本体の中心側に集塵フィルタ13を配することで、より大きな集塵フィルタ13を配置し易いためである。
集塵フィルタ13は、重力方向に比して水平方向に対しての方が、より垂直であるため、集塵部12の集塵フィルタ13側の開口を、吸引ファンモータ11に近づけることができる。このため、集塵部12の容積を吸引ファンモータ11側に拡張し易くなるため、集塵部12の容積を大きくできる。
対照として例えば集塵フィルタ13を重力方向に略垂直に配することを考える。集塵フィルタ13より下流の領域は集塵部12の外部、すなわち流路になるところ、この場合、自律走行型掃除機S内に、重力方向に延在する流路及びそこから曲がって水平方向に延在する流路を形成する必要が生じる。結果として流路容積が大きくなり、集塵部12の容積は小さくなりやすい。
[吸引ファンモータ11]
図5は、自律走行型掃除機Sの上ケース1uを透視して内部構造を示す図である。吸引ファンモータ11は、駆動輪2,3の間の領域に一部又は全部が位置している。すなわち、前後方向について、駆動輪2,3とともに自律走行型掃除機S本体の中心側に位置する。本実施形態では、前後方向について、吸引ファンモータ11の80%以上の寸法が、駆動輪2,3に重なっている。
吸引ファンモータ11は、吸口14iから集塵フィルタ13側へ流れる気流を発生させることができる。気流は、回転ブラシ5が掻き上げた塵埃等を、吸口14i、吸口流路12i、集塵部12の吸口14i側の開口、集塵部12内、集塵部12の集塵フィルタ13側の開口、集塵フィルタ13、吸引ファンモータ11、排気口1s5(図2参照)、自律走行型掃除機S本体の外部、の順に流れる。
吸引ファンモータ11の形状は、略円筒形とすることができ、その軸方向は水平方向(本実施形態では前後方向)と略平行にできる。吸引ファンモータ11としては、例えばプロペラファンまたはシロッコファンを採用できる。
ケース1が比較的小さい自律走行型掃除機Sを構成しようとする場合、駆動輪2,3の間の距離を短く設定することが考えられるため、駆動輪2,3の間の領域に回転ブラシ5や集塵部12を配置するレイアウトにすると、回転ブラシ5の左右長さを確保し難かったり、集塵部12の容積を確保し難かったりするおそれがある。一方、吸引ファンモータ11は、例えばプロペラを用いているため、水平方向と同程度の寸法の高さ方向寸法が必要なことが多い。このため、ケース1の高さを抑える観点から、駆動輪2,3の間の領域に配せる程度の大きさが選択され易い。すなわち、駆動輪2,3の間の領域に吸引ファンモータ11を配することで、大形の回転ブラシ5や集塵部12を配置し易くなる。なお、充電池9もまた、大形であると好ましい。本実施形態では、充電池9も、駆動輪2,3の間の領域以外の領域に設けられている。なお、集塵部12、及び充電池9はそれぞれ、必ずしも駆動輪2,3の間の領域以外の領域にその全部の体積が位置しなければならないわけではない。例えば、体積又は容積の50%以上又は80%以上が、駆動輪2,3の間の領域以外の領域に存在することができる。
[サスペンションユニット20,30]
略円筒形状の吸引ファンモータ11の下方には他の部材を配置し難く、デッドスペースとなりやすい。しかし、本実施形態のサスペンションユニット20,30は、駆動輪2,3に対して左右方向に延在し、かつ、その構造の一部が吸引ファンモータ11下方のスペースに配置し易い構造である。これにより、駆動輪2,3の間のスペースに、吸引ファンモータ11とともにサスペンションユニット20,30を配置できる。具体的には、サスペンションユニット20,30の略全部を、前後方向について、駆動輪2,3内に収めることができる。
サスペンションユニット30の構成は、サスペンションユニット20と対称にできるため、ここではサスペンションユニット20について説明する。図6は、サスペンションユニット20の斜視図である。本実施形態のサスペンションユニット20は、駆動輪2を下方向に付勢し、回転軸25a,25b,25cまわりに回動させることで、自律走行型掃除機Sまわり(外殻1u,1sまわり)に回動させる機構である。
駆動輪2を回動自在に支持するために、前後方向に延在する第1車輪支持軸25aが設けられている。上述した吸引ファンモータ11下方のデッドスペースとなりやすいスペースには、第1車輪支持軸25aが設けられている。より具体的には、図6には図示していないものの、第1車輪支持軸25aの上方、かつ減速機構22の右方に吸引ファンモータ11が配されている。
駆動輪2に対して左右方向内側には車軸ブッシュ2Bが設けられている。駆動輪2と第1車輪支持軸25aとの間には、第3車輪支持軸25cが前後方向に沿って配置されている。
第1のアーム24は、第1車輪支持軸25a及び第3車輪支持軸25cに回動自在に支持されている。
こうして、第1のアーム24の一方端部24iは、第1車輪支持軸25aを介して、下ケース1sに対して回動自在に支持され(矢印β1)、第1のアーム24の他方端部24tは、第3車輪支持軸25cを介して、駆動輪2が支持される軸ブッシュ2Bに対して回動自在(矢印β2)に接続されている。
また、駆動輪2上端近くであって、駆動輪2に対して軸ブッシュ2Bと同じ側には、駆動輪2を回動自在に支持するために、前後方向に延在する第2車輪支持軸25bが設けられている。
第2車輪支持軸25bには、案内シャフト26aが固定される有底円筒状の上圧縮ばねケース26bが回動自在に支持されている。
軸ブッシュ2Bには、案内シャフト26aが挿通された有底円筒状の下圧縮ばねケース26cが固定されている。なお、下圧縮ばねケース26cは、駆動輪2にとって第2のアームを構成する。
上圧縮ばねケース26bと下圧縮ばねケース26cとの内部には、駆動輪2を下方に付勢する圧縮ばね27が設けられている。これにより、駆動輪2が外部から力を受けない場合は、下ケース1sから突出する。一方、駆動輪2が第3車輪支持軸25cから第2車輪支持軸25bに向かう方向の力、例えば床面Y等による上方への力を受けた場合には、駆動輪2は下ケース1s内部に押し込まれる。圧縮ばね27の内側、例えば中央には案内シャフト26aが挿通されて設けられている。
これにより、駆動輪2は、第1のアーム24を用いて、下側の第1車輪支持軸25aを介して、自律走行型掃除機S本体に対して回動自在(矢印β1)に支持されるとともに、第3車輪支持軸25cを介して第1のアーム24に対して回動自在(矢印β2)に支持される。駆動輪2は、圧縮ばね27の付勢力、駆動輪2又は軸ブッシュ2Bの自重により下向きに回動し、また、例えば床面Yによる上方への力により上向きに回動することができる。
また、駆動輪2は、自律走行型掃除機Sに対して、他方端部24tより上側に設けられた第2車輪支持軸25bを介して、自律走行型掃除機Sに対して回動自在(矢印β3)に支持されるとともに、上下方向に略水平に設けられた圧縮ばね27により、上下動する(矢印β4)ように支持される。
[駆動輪2,3と回転ブラシ5の位置関係]
図2に例示するように、前後方向について、回転ブラシ5の端部のうち、自律走行型掃除機S本体の中心に近い側の端部は、駆動輪2,3の端部のうち、回転ブラシ5に近い側の端部に比して、自律走行型掃除機S本体の中心から離れた側に位置している。例えば本実施形態では、回転ブラシ5の前端が、駆動輪2,3の後端よりも後方に位置している。これにより、左右方向から観察した際、回転ブラシ5は、駆動輪2,3に重ならないため、回転ブラシ5の左右寸法を大きくしても自律走行型掃除機Sを小形のまま維持し易い。
[充電池9,制御基板10]
図3,図5に例示するように、充電池9及び制御基板10は、吸引ファンモータ11に対して集塵部12とは反対側に位置している。自律走行型掃除機Sに収容される部材のうち、比較的質量のある吸引ファンモータ11は自律走行型掃除機Sの中心近傍に、回転ブラシモータ5mは回転ブラシ5と同じ側に、充電池9は回転ブラシモータ5mとは反対側に位置している。このため、自律走行型掃除機Sのバランスを確保し易い。
また、充電池9と同じ側に制御基板10を配置しているため、配線を容易に行い易い。この際、制御基板10の真上又は真下に充電池9を配することで、より配線を容易に行うことができる。
また、図5に例示するように、制御基板10は、吸引ファンモータ11近傍が凹んだ形状となっている。これにより、大形の吸引ファンモータ11を設置し易くなる。
2,3 駆動輪(車輪)
5 回転ブラシ
5m 回転ブラシモータ(モータ)
6 ガイドブラシ
7 サイドブラシ
9 充電池
10 制御基板
11 吸引ファンモータ
12 集塵部
12i 吸口流路
13 集塵フィルタ
14i 吸口
20,30 サスペンションユニット
S 自律走行型掃除機

Claims (10)

  1. 本体と、
    該本体の左側に位置する左駆動輪と、
    該本体の右側に位置し、前記左駆動輪に対向する右駆動輪と、
    水平方向に回転軸を有する回転ブラシと、
    集塵部と、を備え、
    前記左駆動輪及び前記右駆動輪の回転により前後方向に移動する電気掃除機であって、 前記集塵部は、前記回転ブラシの一部又は全部の真上の領域に容積の一部を有し、該領域に比して前記本体の中心に遠い側に容積の別の一部又は残部を有し、
    左右方向について、前記左駆動輪及び前記右駆動輪の間に吸引ファンを有し、
    左右方向について、前記左駆動輪及び前記右駆動輪夫々を上下方向に付勢する左サスペンションユニット及び/又は右サスペンションユニットを、前記左駆動輪及び前記右駆動輪の間に設け、
    前記吸引ファンは、前後方向に略平行な方向に中心軸を有する略円筒形状であり、
    前記左サスペンションユニット及び/又は前記右サスペンションユニットは、前後方向に延在する第1車輪支持軸を、前記吸引ファンの下端近傍に有していることを特徴とする電気掃除機。
  2. 前記容積の他の一部又は残部と、前記回転ブラシとは、前記本体の中心に対して同じ側に位置していることを特徴とする請求項1に記載の電気掃除機。
  3. 前後方向について、前記回転ブラシの回転軸に比して、前記本体の中心に遠い側に設けた吸口と、
    該吸口を一端に有する吸口流路と、を有し、
    前記集塵部は、
    前記吸口流路の他端側に接続した吸口側開口と、
    前記吸口又は前記吸口側開口に比して、前記本体の中心に近い側に配された集塵フィルタの傍に設けた集塵フィルタ側開口と、を備えることを特徴とする請求項2に記載の電気掃除機。
  4. 左右方向について、前記左駆動輪及び前記右駆動輪の間に吸引ファンを有し、
    前後方向について、前記集塵フィルタは、前記吸引ファン及び前記回転ブラシの間であって、前記回転ブラシの回転軸に比して、前記本体の中心に近い側に位置し、
    前記集塵フィルタは、水平方向に略垂直に設けられていることを特徴とする請求項3に記載の電気掃除機。
  5. 左右方向について、前記左駆動輪及び前記右駆動輪の間に吸引ファンを有し、
    該吸引ファンに対して一方側に前記回転ブラシ及び前記集塵部を設け、他方側に充電池及び制御基板を設けたことを特徴とする請求項1乃至4何れか一項に記載の電気掃除機。
  6. 前記制御基板は、前記吸引ファンの近傍の部分が凹んでいることを特徴とする請求項に記載の電気掃除機。
  7. 前記制御基板の真上又は真下の領域に、前記充電池を設けたことを特徴とする請求項5又は6に記載の電気掃除機。
  8. 前後方向について、前記回転ブラシの端部のうち前記本体の中心に近い側は、前記駆動輪の端部のうち前記回転ブラシに近い側に比して、前記本体の中心から離れた側に位置していることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の電気掃除機。
  9. 本体と、
    該本体の左側に位置する左駆動輪と、
    該本体の右側に位置し、前記左駆動輪に対向する右駆動輪と、
    水平方向に回転軸を有する回転ブラシと、
    集塵部と、を備え、
    前記左駆動輪及び前記右駆動輪の回転により前後方向に移動する電気掃除機であって、 前記集塵部は、前記回転ブラシの一部又は全部の真上の領域に容積の一部を有し、該領域に比して前記左駆動輪及び前記右駆動輪の間の領域に遠い側に容積の別の一部又は残部を有し、
    左右方向について、前記左駆動輪及び前記右駆動輪の間に吸引ファンを有し、
    左右方向について、前記左駆動輪及び前記右駆動輪夫々を上下方向に付勢する左サスペンションユニット及び/又は右サスペンションユニットを、前記左駆動輪及び前記右駆動輪の間に設け、
    前記吸引ファンは、前後方向に略平行な方向に中心軸を有する略円筒形状であり、
    前記左サスペンションユニット及び/又は前記右サスペンションユニットは、前後方向に延在する第1車輪支持軸を、前記吸引ファンの下端近傍に有していることを特徴とする電気掃除機。
  10. 前記容積の他の一部又は残部と、前記回転ブラシとは、前記駆動輪の間の領域に対して同じ側に位置していることを特徴とする請求項に記載の電気掃除機。
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