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技術 自走式掃除機

出願人 シャープ株式会社
発明者 村松拓哉井上健一郎
出願日 2015年1月20日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2015-008607
公開日 2016年7月25日 (3年1ヶ月経過) 公開番号 2016-131743
状態 特許登録済
技術分野 電気掃除機(2) 電気掃除機(ノズル)
主要キーワード 下り段差 設置場所周辺 吹き寄せ ダンパー用 ブラシ用モータ ブラシ束 床面方向 プラズマクラスターイオン
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年7月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (12)

課題

床面検知センサを、ほこりや塵の付着から保護すること。

解決手段

吸引口と第1および第2排気口を有する自走可能な筐体と、床面上の塵埃を空気と共に吸引口から筐体内に吸引し、かつ、塵埃が除去された空気を第1および第2排気口から外部に排気する送風部と、筐体の前記床面との対向面に設けられた光学式の床面検知センサと、送風部の送風動作を制御すると共に床面検知センサの出力を受けて筐体の自走動作を制御する制御部とを備え、第2排気口は、塵埃が除去された空気の一部を床面検知センサの近傍から少なくとも床面方向噴射するように設けられたことを特徴とする自走式掃除機

概要

背景

この発明の背景技術としては、自走しながら床面上の塵埃を空気と共に筐体内に吸引し、塵埃を除去した空気を外部に排出するようにした掃除機において、赤外線センサのような光学式床面検知センサを筐体の床面との対向面に設置して床面を監視し、掃除機が床面の段差クリフ)などに落込まないようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。

概要

床面検知センサを、ほこりや塵の付着から保護すること。吸引口と第1および第2排気口を有する自走可能な筐体と、床面上の塵埃を空気と共に吸引口から筐体内に吸引し、かつ、塵埃が除去された空気を第1および第2排気口から外部に排気する送風部と、筐体の前記床面との対向面に設けられた光学式の床面検知センサと、送風部の送風動作を制御すると共に床面検知センサの出力を受けて筐体の自走動作を制御する制御部とを備え、第2排気口は、塵埃が除去された空気の一部を床面検知センサの近傍から少なくとも床面方向噴射するように設けられたことを特徴とする自走式掃除機

目的

この発明は、吸引口と第1および第2排気口を有する自走可能な筐体と、床面上の塵埃を空気と共に吸引口から筐体内に吸引し、かつ、塵埃が除去された空気を第1および第2排気口から外部に排気する送風部と、筐体の前記床面との対向面に設けられた光学式の床面検知センサと、送風部の送風動作を制御すると共に床面検知センサの出力を受けて筐体の自走動作を制御する制御部とを備え、第2排気口は、塵埃が除去された空気の一部を床面検知センサの近傍から少なくとも床面方向へ噴射するように設けられたことを特徴とする自走式掃除機を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

吸引口と第1および第2排気口を有する自走可能な筐体と、床面上の塵埃を空気と共に吸引口から筐体内に吸引し、かつ、塵埃が除去された空気を第1および第2排気口から外部に排気する送風部と、筐体の前記床面との対向面に設けられた光学式床面検知センサと、送風部の送風動作を制御すると共に床面検知センサの出力を受けて筐体の自走動作を制御する制御部とを備え、第2排気口は、塵埃が除去された空気の一部を床面検知センサの近傍から少なくとも床面方向噴射するように設けられたことを特徴とする自走式掃除機

請求項2

前記吸引口が筐体の床面対向面に設けられ、第2排気口は空気を床面および吸引口方向へ噴射するように形成された請求項1記載の自走式掃除機。

請求項3

筐体の床面対向面の周辺に分散して設けられ、塵埃が除去された前記空気の一部を床面および吸引口方向へ噴射する複数の第3排気口をさらに備えた請求項1記載の自走式掃除機。

請求項4

第2排気口から噴射される空気の流量を、送風部の空気の流量の変化に対して一定に維持する流量調整部をさらに備えた請求項1記載の自走式掃除機。

請求項5

第2排気口から噴射される空気に、イオンを供給するイオン発生装置をさらに備えた請求項1記載の自走式掃除機。

技術分野

0001

この発明は自走式掃除機に関する。

背景技術

0002

この発明の背景技術としては、自走しながら床面上の塵埃を空気と共に筐体内に吸引し、塵埃を除去した空気を外部に排出するようにした掃除機において、赤外線センサのような光学式床面検知センサを筐体の床面との対向面に設置して床面を監視し、掃除機が床面の段差クリフ)などに落込まないようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。

先行技術

0003

特開2012−130781号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、従来のこのような自走式掃除機においては、床面検知センサにほこりや塵埃が付着すると、床面検知センサが正確に床面を検知することができなくなり、掃除機が不用意に停止するなどの誤動作を生じていた。この発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、床面検知センサを常に清潔に維持して掃除機の誤動作を防止するようにしたものである。

課題を解決するための手段

0005

この発明は、吸引口と第1および第2排気口を有する自走可能な筐体と、床面上の塵埃を空気と共に吸引口から筐体内に吸引し、かつ、塵埃が除去された空気を第1および第2排気口から外部に排気する送風部と、筐体の前記床面との対向面に設けられた光学式の床面検知センサと、送風部の送風動作を制御すると共に床面検知センサの出力を受けて筐体の自走動作を制御する制御部とを備え、第2排気口は、塵埃が除去された空気の一部を床面検知センサの近傍から少なくとも床面方向噴射するように設けられたことを特徴とする自走式掃除機を提供するものである。

発明の効果

0006

この発明によれば、塵埃が除去された空気の一部が床面検知センサの近傍から少なくとも床面方向へ噴射されるので、床面検知センサがほこりや塵埃の付着から保護され、掃除機は誤動作なく作動することができる。

図面の簡単な説明

0007

この発明の第1実施形態に係る自走式掃除機の上面斜視図である。
図1に示す自走式掃除機の底面図である。
図1に示す自走式掃除機の制御回路ブロック図である。
図1に示す自走式掃除機の側面から見た内部構成説明図である。
図1に示す自走式掃除機の底面検知センサの要部断面図である。
第2実施形態の自走式掃除機の図4対応図である。
第2実施形態の自走式掃除機の図3対応図である。
第3実施形態の自走式掃除機の図4対応図である。
第3実施形態の自走式掃除機の図3対応図である。
第4実施形態の自走式掃除機の図4対応図である。
第5実施形態の自走式掃除機の図2対応図である。

実施例

0008

(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態に係る自走式掃除機の上から見た斜視図であり、図2図1に示される自走式掃除機の底面図であり、図3図1に示す自走式掃除機の制御回路のブロック図である。また、図4図1に示す自走式掃除機の側面から見た内部構成説明図である。

0009

この発明に係る自走式掃除機(以下、掃除ロボットという)は、床面を自走しながら、床面上の塵埃を空気と共に吸い込み、塵埃を除去した空気を排気することにより床面を掃除するようになっている。

0010

掃除ロボット1Aは、円盤形の筐体2を備え、この筐体2の上面に第1排気口41を備える。底板2aには図2に示すように、回転ブラシ3、一対のサイドブラシ4、吸引口11、一対の駆動輪5、後輪7および前輪8、床面検知センサ12、および第2排気口42が設けられている。なお、床面検知センサ12は第2排気口42の内部に収容され、その検知面が第2排気口42から床面に向かって露出している。

0011

また、筐体2内には、図4に示すように吸引口11に接続された吸引路10と、吸引路10の下流側に設けられた集塵部20と、集塵部20の下流側に設けられた電動送風機30と、電動送風機30と第1排気口41とを接続する第1排気路40と、第1排気路40と第2排気口42とを接続する第2排気路43とを備える。

0012

筐体2は、図1に示すように、蓋2b1および蓋2b1の後方位置に形成された第1排気口41を有する平面視円形の天板2bと、底板2aおよび天板2bの外周部に沿って設けられた平面視円環形側板2cとを備えている。天板2bには掃除ロボット1Aの作動条件作動指令を入力する操作パネル31が設けられている。

0013

底板2a(図2)には、前述の第2排出口42や前輪8および一対の駆動輪5の下部を筐体2内から外部へ突出させる複数の孔部が形成されている。また、側板2cの前方には、図1に示すように掃除ロボット1Aの進行方向の障害物を検出する複数の超音波センサ9が設けられている。

0014

一対の駆動輪5は、筐体2の底板2aと平行な軸5a(図2)を中心に回転可能に設けられており、一対の駆動輪5が同一方向に回転すると筐体2が進退し、各駆動輪5が互いに逆方向に回転すると筐体2が回転するようになっている。

0015

一対の駆動輪5の回転軸は、後述する一対の走行モータからそれぞれ個別に回転力が得られるように連結されており、各走行モータは筐体2の底板2aの内面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。

0016

前輪8はローラからなり、進路上に現れた段差に接触したとき、筐体2が上りの段差を容易に乗り越えられるよう、駆動輪5が接触する床面から少し浮き上がる位置に筐体2の底板2aに回転自在に設けられている。

0017

後輪7は自在車輪からなり、床面と接触するように筐体2の底板2aの一部に回転自在に設けられている。
このように、筐体2に対して前後方向の中間に一対の駆動輪5を配置し、前輪8を床面から浮かせ、掃除ロボット1Aの全重量を一対の駆動輪5と後輪7によって支持できるように、筐体2に対して前後方向に重量が配分されている。これにより、進路前方の塵埃を前輪8によって遮ることなく吸込口11に導くことができる。

0018

前述の回転ブラシ3は、筐体2の底板2aと平行な軸を中心に回転可能に吸込口11の入口に設けられている。また、底板2aにおける吸込口11の左右両側のサイドブラシ4は、底板2aと垂直な軸を中心に回転するようになっている。回転ブラシ3は、回転軸であるローラの外周面螺旋状にブラシを植設することにより形成されている。

0019

サイドブラシ4は、回転軸と、回転軸の下端放射状に設けられた複数本ブラシ束を有している。回転ブラシ3の回転軸および一対のサイドブラシ4の回転軸は、筐体2の底板2aの内面に支持されると共に、その付近に設けられた後述するブラシ駆動モータと、プーリおよびベルトを含む動力伝達機構を介して連結されている。

0020

筐体2の底板2aにおける前輪8の前方には、前述のように床面を検知する床面検知センサ12が配置されているので、床面検知センサ12によって下りの段差が検知されると、その検知信号が後述の制御部に送信され、制御部が両駆動輪5を停止するよう制御する。それによって、掃除ロボット1Aの下り段差への落下が防止される。また、制御部は、床面検知センサ12が下りの段差を検知すると、下りの段差を回避して走行するように制御してもよい。

0021

筐体2の側板2cの後端には、内蔵するバッテリー充電を行う充電端子(図示しない)が設けられている。室内を自走しながら掃除する掃除ロボット1Aは、掃除が終了すると室内に設置されている充電台帰還する。

0022

これにより、充電台に設けられた端子部に充電端子が接触し、バッテリーの充電が行われる。商用電源コンセント)に接続される充電台は、通常、室内の側壁に沿って設置される。なお、バッテリーは、各種モータ等の各駆動制御要素に電力を供給する。

0023

図4に示す集塵部20は、吸引路10に接続される集塵ボックス21と、集塵ボックス21に着脱可能に設けられたフィルタ22とを有している。集塵ボックス21は、通常、筐体2内に収納されているが、集塵ボックス21内に捕集された塵埃を廃棄する際は、筐体2の蓋2b1(図1)を開いて出し入れされるようになっている。

0024

図3に示すように、掃除ロボット1A全体の動作制御を行う制御回路は、制御部15a、掃除ロボット1Aの動作に係る設定条件や作動指令を入力する操作パネル31、走行マップ18aを記憶する記憶部18、電動送風機30を駆動するためのモータドライバ30a、駆動輪5の走行モータ51を駆動するためのモータドライバ51a、回転ブラシ3とサイドブラシ4を駆動するブラシ用モータ17を駆動するためのモータドライバ17a、床面検知センサ12を制御する制御ユニット12a、超音波センサ9を制御する制御ユニット9a等を備える。

0025

制御部15aはCPU、ROM、RAMからなるマイクロコンピュータを備え、記憶部18に予め記憶されたプログラムデータに基いて、モータドライバ30a、51a、17aに個別に制御信号を送信し、電動送風機30、走行モータ51およびブラシ用モータ17を駆動制御して、一連掃除運転を行う。なお、プログラムデータには、床面の広い領域を清掃する通常モード用と、壁際に沿って清掃する壁際モード用のプログラムデータなどが含まれる。

0026

また、制御部15aは、ユーザーによる設定条件や作動指令を操作パネル31から受け入れて記憶部18に記憶させる。この記憶部18に記憶される走行マップ18aは、掃除ロボット1Aの設置場所周辺走行経路や走行速度などといった走行に係る情報であり、予めユーザーによって記憶部18に記憶させるか、あるいは掃除ロボット1A自体が掃除運転中に自動的に記録することができる。

0027

このように構成された掃除ロボット1Aにおいて、操作パネル31からの掃除運転開始の指令により、電動送風機30、駆動輪5、回転ブラシ3およびサイドブラシ4が駆動する。これにより、回転ブラシ3、サイドブラシ4、駆動輪5および後輪7が床面に接触した状態で、掃除ロボット1Aは所定の範囲を自走しながら吸込口11から床面の塵埃を含む空気を吸い込む。

0028

このとき、回転ブラシ3の回転によって床面上の塵埃は掻き上げられて吸込口11に導かれる。また、サイドブラシ4の回転によって吸込口11の側方の塵埃が吸込口11に導かれる。

0029

吸込口11から筐体2内に吸い込まれた塵埃を含む空気は、筐体2の吸引路10(図4)を通り、集塵ボックス21内に流入する。集塵ボックス21内に流入した気流は、フィルター22を通過して塵埃が除去された後、電動送風機30に流入して第1および第2排気路40、43に導かれ、それぞれ第1排気口41および第2排気口42から外部へ排出される。この際、集塵ボックス21内の気流に含まれる塵埃は、フィルター22によって捕獲され、集塵ボックス21内に堆積する。

0030

また、掃除ロボット1Aは、前述のように進路上の障害物を検出した場合および掃除領域周縁に到達した場合、駆動輪5が一旦停止し、次に左右の駆動輪5を互いに逆方向に回転して向きを変える。これにより、掃除ロボット1Aは、設置場所全体あるいは所望範囲全体に障害物を避けながら自走して掃除をすることができる。

0031

また、掃除ロボット1Aは、前述のように、左右の駆動輪5と後輪7の3点で接触しており、前進時に急停止しても後輪7が床面から浮き上がらないようなバランス重量配分されている。

0032

そのため、掃除ロボット1Aが前進中に下りの段差の手前で急停止しても、それによって掃除ロボット1Aが前のめりに傾いて下りの段差へ落下するということが防止されている。なお、駆動輪5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ホイールに嵌め込んで形成されている。

0033

<床面検知センサについて>
図5は床面検知センサ12の要部断面図である。同図に示すように床面検知センサ12は、光学式センサであり、透明ケース13の中に発光素子赤外線発光ダイオード)14aと、受光素子フォトトランジスタ)14bを備える。

0034

発光素子14aからの出射光は透明ケース13を介して床面Fを照射し、その反射光が透明ケース13を介して受光素子14bに受光される。それによって、床面検知センサ12は床面Fの有無、つまり正常な床面Fと階段のような大きな段差(クリフ)とを識別するようになっている。

0035

この床面検知センサ12は図2に示すように筐体2の底板2aの前進方向の先端に配置されているので、掃除ロボット1Aの作動時にホコリや塵埃が付着し易い。ホコリや塵が付着すると、発光素子14aからの光が十分に床面Fに届かなくなると共に受光素子14bも十分に反射光を受光できなくなる。

0036

従って、床面検知センサ12が誤検知を行い、それによって掃除ロボット1Aが誤作動を起こすことになる。そこで、この発明では前述のように吸引口11(図2図4)から吸引され集塵部20によって塵埃が除去された空気が第1排気路40から第1排気口41へ排出されるとき、塵埃が除去された空気の一部が、第1排気路40から第2排気路43を通って第2排気口42を介して床面に向かって噴射される。

0037

ここで、床面検知センサ12は図2に示すように第2排気口42の中に設置されているため床面検知センサ12は床面に向かって排出される空気の流れに包まれる。つまり、床面検知センサ12は排気によって形成されたエアーカーテンで包囲されることになる。

0038

従って、床面検知センサ12の透明ケース13に対するほこりや塵埃の付着が防止され、床面検知センサ12の検知精度は低下することなく正常に維持される。なお、この実施形態では、掃除ロボット1Aは1つの床面検知センサを備えるが、複数の床面検知センサを備えて、それぞれを塵埃の除去した空気で形成したエアーカーテンで保護するようにしてもよい。

0039

(第2実施形態)
図6はこの実施形態の図4対応図、図7はこの実施形態の図3対応図である。
この実施形態においては、図6に示すように第1排気路40と第2排気口42を結ぶ第2排気路43の途中に流量調整部として駆動モータ付のダンパー34が追加挿入されている。

0040

そして、図7に示すように制御部15aにはダンパー34に付設されたダンパー用モータ35を制御するためのモータドライバ35aが接続されている。その他の構成は第1実施形態と同等である。

0041

このような構成において、第1実施形態のように掃除ロボット1Aが掃除作業を実行する時、電動送風機30の送風量(回転数)が、操作パネル21からの指令により、又はプログラムデータに基づいて変化すると、制御部15aはモータドライバ35aを通じてダンパー用モータ35を駆動し、第2排気口42から排出される空気の量がダンパー34によって一定になるように制御する。

0042

これによって、第2排気口42から空気が常に一定流量の層流で排出され、床面検知センサ12は良好なエアーカーテンによってほこりや塵埃から保護される。なお、この実施形態においては、記憶部18は、上述のようにモータドライバ35aを駆動制御するプログラムデータも記憶している。

0043

(第3実施形態)
図8はこの実施形態の図4対応図、図9はこの実施形態の図3対応図である。
この実施形態においては、図8に示すように電動送風機30から第2排気路43に至るまでの第1排気路40の中にイオン発生装置25が設置されている。そして、図9に示すように制御部15aにはイオン発生装置25が接続されている。その他の構成は第1実施形態と同等である。

0044

イオン発生装置25は第1排気路40内のイオン発生面上に複数の電極を有している。電極には交流波形またはインパルス波形から成る電圧印加される。電極の印加電圧が正電圧の場合はイオンが空気中の水分と結合して主としてH+(H2O)mから成るプラスイオンを発生する。

0045

電極の印加電圧が負電圧の場合はイオンが空気中の水分と結合して主としてO2-(H2O)nから成るマイナスイオンを発生する。ここで、m、nは任意の自然数である。H+(H2O)m及びO2-(H2O)nは空気中の浮遊菌や臭い成分の表面で凝集してこれらを取り囲む。

0046

そして、式(1)〜(3)に示すように、衝突により活性種である[・OH](水酸基ラジカル)やH2O2(過酸化水素)を微生物等の表面上で凝集生成して浮遊菌や臭い成分を破壊する。ここで、m’、n’は任意の自然数である。

0047

H+(H2O)m+O2-(H2O)n→・OH+1/2O2+(m+n)H2O … (1)
H+(H2O)m+H+(H2O)m'+O2-(H2O)n+O2-(H2O)n'
→2・OH+O2+(m+m'+n+n')H2O … (2)
H+(H2O)m+H+(H2O)m'+O2-(H2O)n+O2-(H2O)n'
→H2O2+O2+(m+m'+n+n')H2O … (3)

0048

従って、集塵部20から第1排気路40および第2排気路43へ流入した気流には、イオン発生装置25で生成されたイオン(プラズマクラスターイオン)が含まれる。これにより、第1排気口41の排気に含まれるイオンによって室内の除菌および脱臭が行われ、同時に、第2排気口42の排気に含まれるイオンによって床上のカーペットや畳の除菌や脱臭が行われる。なお、この実施形態においては、記憶部18は上述のようにイオン発生装置25を駆動制御するプログラムデータも記憶している。

0049

(第4実施形態)
図10はこの実施形態の図4対応図である。この実施形態においては、図10に示すように第2排気口42が、空気を矢印Aで示すように床面および吸引口11の方向へ噴射するように形成されている。これによって、掃除機の前方にある塵埃が吸引口11へ吹き寄せられ、サイドブラシ4の作用と相俟って吸引口11から効率よく吸引される。その他の構成は第1実施形態と同等である。

0050

(第5実施形態)
図11はこの実施形態の図2対応図である。この実施形態においては、図11に示すように、第1排気路40に接続された第2排気路43には第2排気口42の他に4つの第3排気口44が接続されている。また、第1排気路40には、さらに第3排気路45が接続され、第3排気路45には他の4つの第3排気口44が接続されている。そして、8つの第3排気口44は底板2aの床面対向面の周辺に分散して設置されると共に、それぞれが図10に示す第2排気口42のように空気を床面および吸引口11の方向へ噴射するように構成されている。これによって、粉塵のような細かい塵埃が吸引口11の方へ集められるので、それらが効率よく吸引される。その他の構成は第1実施形態と同等である。

0051

1A掃除ロボット
2筐体
2a底板
2b1 蓋
2b天板
2c側板
3回転ブラシ
4サイドブラシ
5駆動輪
7後輪
8前輪
9超音波センサ
10吸引路
11吸引口
12床面検知センサ
13 透明ケース
14a発光素子
14b受光素子
20集塵部
21集塵ボックス
22フィルタ
25イオン発生装置
30電動送風機
31操作パネル
34ダンパー
40 第1排気路
41 第1排気口
42 第2排気口
43 第2排気路
44 第3排気口
45 第3排気路

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