JP2009050604A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】被清掃面に沿った吸込口体または本体の移動を補助する回転体の回転変更の制御をより確実に行うことが可能な操作性のよい電気掃除機を提供する。
【解決手段】電気掃除機１は、吸込口体１０と、吸込口体１０に接続され、吸込口体１０から離隔した位置に設けられ、かつ、吸込口体１０に対して回動することが可能な回動体としての操作部３０および吸気管４０と、被清掃面に接触する回転体としての駆動輪１１、１２および回転ブラシ体１４と、回転体を駆動する駆動部と、操作部３０に設けられ、床面Ｆと回動体の中心軸線４０ａの方向とがなす傾斜角度θを検知する角度検知部としての３次元加速度センサ３１と、角度検知部によって検知された傾斜角度に応じて回転体の回転を変更するように駆動部を制御する制御装置２１とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、一般的には電気掃除機に関し、特定的には、被清掃面に沿った吸込口体または本体の移動を補助する回転体を備えた電気掃除機、いわゆる半自走式電気掃除機に関するものである。

バキューム式の電気掃除機や蓄電池を用いたコードレス掃除機においては、吸込口体内の負圧によって吸込口体が被掃除面に密着することによって、または、掃除機本体の重量によって、良好な操作性を得ることができないという問題がある。

従来から、操作性を向上させるために、被清掃面に沿った吸込口体または本体の移動を補助する回転体を備えた電気掃除機、いわゆる半自走式電気掃除機は知られている。

たとえば、特開平５−２９３０６４号公報（特許文献１）には、吸込管の先端に取り付けて用いる吸込器具に電動モータにより回転駆動される駆動輪を備え、被清掃面に沿った吸込器具の移動を補助して操作性を向上させた電気掃除機が記載されている。この電気掃除機は、吸込器具に対する吸込管の揺動角度の変化を検出する検出手段と、この検出手段の検出結果に基づいて駆動輪の回転方向を切り換える手段とを備えている。このように構成することにより、吸込器具に備えられた駆動輪の回転方向を、吸込器具の前進または後退移動に対して確実に一致させることができるようにして、駆動輪による吸込器具の移動補助が確実に行われるようにしている。
特開平５−２９３０６４号公報

上記の公報に記載された電気掃除機では、吸込器具に対する吸込管の揺動角度を検知するための回転部材は、吸込器具、すなわち、被清掃面に接触する吸込口体に設けられている。このため、掃除作業時において、吸込口体としての吸込器具を左右に方向転換する場合や吸込器具が家具等に衝突する場合に、吸込器具に対する吸込管の揺動角度を検知するための回転部材がその影響を受けやすい。これにより、吸込器具に対する吸込管の揺動角度が瞬時に変化したとき、その検知された揺動角度に基づいて、駆動輪の回転方向を切り換える制御を行った場合に、その制御された駆動輪の動作によって操作性が阻害されることが頻繁に発生する可能性がある。

そこで、この発明の目的は、被清掃面に沿った吸込口体または本体の移動を補助する回転体の回転変更の制御をより確実に行うことが可能な操作性のよい電気掃除機を提供することである。

この発明に従った電気掃除機は、吸込口体と、この吸込口体に接続され、吸込口体から離隔した位置に設けられ、かつ、吸込口体に対して回動することが可能な回動体と、被清掃面に接触する回転体と、この回転体を駆動する駆動部と、回動体に設けられ、被清掃面と回動体の中心軸線方向とがなす傾斜角度を検知する角度検知部と、角度検知部によって検知された傾斜角度に応じて回転体の回転を変更するように駆動部を制御する制御部とを備える。

この発明の電気掃除機においては、吸込口体に対して回動することが可能な回動体は、吸込口体から離隔した位置に設けられている。被清掃面と回動体の中心軸線方向とがなす傾斜角度を検知する角度検知部は、吸込口体から離隔した位置に設けられた回動体に設けられている。被清掃面に接触する回転体の駆動は、角度検知部によって検知された傾斜角度に応じて回転体の回転を変更するように、制御部によって制御される。このとき、角度検知部は、吸込口体から離隔した位置に設けられているので、掃除作業時において、吸込口体を左右に方向転換する場合や吸込口体が家具等に衝突する場合に、その影響を受け難い。これにより、被清掃面と回動体の中心軸線方向とがなす傾斜角度が瞬時に変化したとき、その検知された傾斜角度に基づいて、制御部が回転体の回転を変更する制御を行った場合に、その制御された回転体の回転動作によって操作性が阻害されることがない。

したがって、この発明の電気掃除機によれば、被清掃面に沿った吸込口体または本体の移動を補助する回転体の回転変更の制御をより確実に行うことが可能で、操作性を向上させることができる。

この発明の電気掃除機において、回転体は駆動輪であることが好ましい。この場合、被清掃面に接触する駆動輪で吸込口体または本体の移動を補助することができる。

また、この発明の電気掃除機において、回転体は回転ブラシ体であることが好ましい。この場合、被清掃面に接触して塵埃を清掃するための回転ブラシ体で吸込口体または本体の移動を補助することができる。

この発明の電気掃除機において、角度検知部によって検知された傾斜角度が第１の角度未満になったとき、制御部は、回転体の回転方向を第１の回転方向に変更するように駆動部を制御し、角度検知部によって検知された傾斜角度が第１の角度よりも大きい第２の角度を超えたとき、制御部は、回転体の回転方向を第１の回転方向と逆の第２の回転方向に変更するように駆動部を制御することが好ましい。

このように制御することによって、吸込口体が使用者の手元から遠くなって、傾斜角度が小さくなると、回転体の第１の回転方向への回転によって、吸込口体が使用者の手元に戻ってくるように吸込口体または本体の移動を補助することができる。また、吸込口体が使用者の手元に近づいて、傾斜角度が大きくなると、回転体の第２の回転方向への回転によって、吸込口体が使用者の手元から遠ざかるように吸込口体または本体の移動を補助することができる。

この発明の電気掃除機において、角度検知部によって検知された傾斜角度が第３の角度未満になったとき、制御部は、回転体の回転方向を第１の回転方向に変更し、かつ、角度検知部によって検知された傾斜角度と第３の角度との偏差に応じた回転速度で回転体を駆動するように駆動部を制御し、角度検知部によって検知された傾斜角度が第３の角度を超えたとき、制御部は、回転体の回転方向を第１の回転方向と逆の第２の回転方向に変更し、かつ、角度検知部によって検知された傾斜角度と第３の角度との偏差に応じた回転速度で回転体を駆動するように駆動部を制御することが好ましい。

このように制御することによって、回転体の回転によって、傾斜角度が第３の角度付近になるまで、吸込口体または本体の移動を継続させることができる。このため、使用者が回動体を保持すると、吸込口体または本体は傾斜角度が第３の角度付近になるまで自動的に移動して停止する。これにより、使用者は、電気掃除機の吸込口体または本体を移動させたい場合、回動体を用いて電気掃除機の吸込口体または本体を押したり引いたりする必要がなく、使用者が回動体を保持して傾斜角度を変更するだけで、吸込口体または本体を前進または後退させることができる。

この発明の電気掃除機において、角度検知部は、加速度センサを含み、回動体の重力方向を検知することにより、被清掃面と回動体の中心軸線方向とがなす傾斜角度を検知することが好ましい。

このようにすることにより、より簡単な構成で傾斜角度を検知することができる。

以上のようにこの発明によれば、被清掃面に沿った吸込口体または本体の移動を補助する回転体の回転変更の制御をより確実に行うことが可能で、操作性を向上させることができる。

以下、この発明の実施の形態としての電気掃除機について、図に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図１は、この発明の一つの実施の形態としての電気掃除機の外観を示す斜視図である。

図１に示すように、電気掃除機１は、被清掃面に沿って移動可能な吸込口体１０と、吸込口体１０に接続され、吸込口体１０に対して回動することが可能な回動体の一つの構成要素としての吸気管４０と、吸気管４０を介在して吸込口体１０に接続され、吸込口体１０に対して回動することが可能な回動体のもう一つの構成要素としての掃除機本体２０と、吸気管４０および掃除機本体２０を介在して吸込口体１０に接続され、吸込口体１０に対して回動することが可能な回動体のさらにもう一つの構成要素としての棒状の操作部３０とから構成される。掃除機本体２０の内部には、集塵用モータ、ダストパック、電源回路、制御回路、および、蓄電池が設けられている。本実施形態における電気掃除機１は蓄電池を用いたコードレス掃除機を想定しているが、一般的な交流電源を用いる電気掃除機でもよい。

図２は、図１の電気掃除機における吸込口体付近の構成を示す部分斜視図である。

図２に示すように、吸込口体１０は、被清掃面に接触する回転体の一つの構成要素としての駆動輪１１、１２を吸込口体１０の左右端部に備えている。駆動輪１１、１２は、それぞれを駆動する駆動部としての動力源を有する。これらの駆動輪１１、１２は、掃除機本体２０に内蔵された制御装置（図示しない）の指令で動作する。吸気管４０は中心軸線４０ａを有し、吸込口体１０と吸気管４０は軸体５０の周りに回動可能であり、回動軸線５０ａを有し、吸込口体１０と吸気管４０の間には吸込口体−吸気管ジョイント部６０が設けられている。吸込口体−吸気管ジョイント部６０には、中心軸線４０ａの絶対角度を検出することが可能なエンコーダ４１と、回動軸線５０ａの絶対角度を検出することが可能なエンコーダ５１が設けられている。

図３は、図１の電気掃除機における操作部付近の構成を示す部分斜視図である。

図３に示すように、操作部の内部には、角度検知部の一部を構成する構成要素として３次元加速度センサ３１が設けられている。３次元加速度センサ３１は、操作部の重力の方向を検知し、その検知された情報を制御装置に与えることができる。ボタン３２は制御切替用のスイッチである。このボタン３２によって制御のタイプや集塵モータの回転数、電源のオン／オフを切り替える。

図４は、この発明の一つの実施の形態としての電気掃除機の外観を図１と反対側から見た場合を示す斜視図である。

図４に示すように、吸込口体１０の裏側には、被清掃面に接触する回転体のもう一つの構成要素としての清掃用の回転ブラシ体１４が設けられている。回転ブラシ体１４を駆動する駆動部としての駆動手段（図示しない）は、回転ブラシ体１４に接続されるように吸込口体１０に内蔵されている。回転ブラシ体１４の回転方向・速度は、掃除機本体２０内の制御装置（図示しない）によって制御される。また、操作部３０の裏側にはスイッチ３３が設けられている。３次元加速度センサ３１に基づく制御はスイッチ３３が押されている時のみ行われる。

図５は、この発明の一つの実施の形態としての電気掃除機において制御関連の概略的な構成を示すブロック図である。

図５に示すように、角度検知部の一部を構成する構成要素としての３次元加速度センサ３１は、操作部３０（図１）の重力の方向を検知し、その検知された情報を制御装置２１に与える。その検知された情報に基づき、角度検知部の一部を構成する構成要素を含む制御装置２１は、被清掃面と操作部３０の中心軸線の方向とがなす傾斜角度、すなわち、被清掃面と吸気管４０の中心軸線４０ａの方向とがなす傾斜角度を算出する。そして、制御部としての制御装置２１は、その算出された傾斜角度に応じて回転体としての駆動輪１１、１２および／または回転ブラシ体１４の回転を変更するように駆動部を制御する。

以上のように構成された電気掃除機１において、傾斜角度に応じて制御される回転体として駆動輪１１、１２および回転ブラシ体１４を利用した動作について説明する。

図６は、本発明の電気掃除機における傾斜角度を説明するための図である。

まず、３次元加速度センサ３１により与えられた重力方向の情報を元に、図６に示す座標系｛Ａ｝（回動軸線５０ａとｙ軸が一致するように吸込口体１０に拘束されているものとする）において、ｙ軸の周りの角度として、吸込口体１０を平面に置いた際に床面Ｆ（図では床面に平行な面を示す）と平行であるｘ軸の負方向を角度の基準（０°）にして、制御装置２１が、床面Ｆと、回動体としての吸気管４０の中心軸線方向４０ａとがなす傾斜角度θを算出する。この傾斜角度θに対し、第１の角度として下方閾値αと第２の角度として上方閾値βを設定する。本実施形態では、下方閾値αと上方閾値βをそれぞれ、４０°、６０°とし、掃除機の全長（床面Ｆに接する部分から操作部３０（図１）の端までの長さ）は１００ｃｍとする。

図７は、本発明の実施の形態１の電気掃除機における吸込口体と吸気管の動作を概念的に示す図である。

電源はすでに投入されているものとする。開放されていたスイッチ３３が押された際に傾斜角度θが上方閾値βより大きい場合には、図７の（Ａ）に示すように、駆動輪１１、１２と回転ブラシ体１４は、吸込口体１０を矢印Ｐの方向に前進させる方向、すなわち、矢印Ｒ２で示す方向に回転する。吸込口体１０が移動した結果として傾斜角度θが上方閾値β以下になった場合も、傾斜角度θが下方閾値αより小さくなるか、スイッチ３３が開放されるまで、駆動輪１１、１２と回転ブラシ体１４は、矢印Ｒ２で示す方向への回転を続行する。

スイッチ３３が押された際に傾斜角度θが下方閾値αより小さい場合には、図７の（Ｂ）に示すように、駆動輪１１、１２と回転ブラシ体１４は、吸込口体１０を矢印Ｑの方向に後退させる方向、すなわち、矢印Ｒ１で示す方向に回転する。吸込口体１０が移動した結果として傾斜角度θがα以上になった場合も、傾斜角度θが上方閾値βより大きくなるか、スイッチ３３が開放されるまで、駆動輪１１、１２と回転ブラシ体１４は、矢印Ｒ１で示す方向への回転を続行する。

スイッチ３３が押された際に傾斜角度θがα≦θ≦βの範囲にある場合には、図７の（Ｃ）に示すように、駆動輪１１、１２と回転ブラシ体１４は、吸込口体１０を矢印Ｐの方向に前進させる方向、すなわち、矢印Ｒ２で示す方向に回転する。吸込口体１０が移動した結果として傾斜角度θが下方閾値αより小さくなるか、スイッチ３３が開放されるまで、駆動輪１１、１２と回転ブラシ体１４は、矢印Ｒ２で示す方向への回転を続行する。

スイッチ３３が押されたままの状態で、駆動輪１１、１２と回転ブラシ体１４が前進方向、すなわち、矢印Ｒ２で示す方向に回転中に、θ＜αとなった場合、図７の（Ｂ）で示すように、駆動輪１１、１２と回転ブラシ体１４は、吸込口体１０を矢印Ｑの方向に後退させる方向、すなわち、矢印Ｒ１で示す方向に回転する。この動作は、傾斜角度θが上方閾値βより大きくなるか、スイッチ３３が開放されるまで続行される。

スイッチ３３が押されたままの状態で、駆動輪１１、１２と回転ブラシ体１４が後退方向、すなわち、矢印Ｒ１で示す方向に回転中、θ＞βとなった場合、図７の（Ａ）で示すように、駆動輪１１、１２と回転ブラシ体１４は、吸込口１を矢印Ｐの方向に前進させる方向、すなわち、矢印Ｒ２で示す方向に回転する。この動作は、傾斜角度θが下方閾値αより小さくなるか、スイッチ３３が開放されるまで続行される。

結果として、吸込口体１０が手元から遠くなり、吸気管４０と床面Ｆとがなす傾斜角度θが小さくなると、駆動輪１１、１２と回転ブラシ体１４の回転によって吸込口体１０が手元に戻ってくる方向に移動するように補助される。

また、吸込口体１０が手元に近づいて、傾斜角度θが大きくなると、駆動輪１１、１２と回転ブラシ体１４の回転によって吸込口体１０が手元から遠ざかる方向に移動するように補助される。

以上の動作の繰り返しにより、電気掃除機を用いた掃除でよく見られる吸込口体１０の往復運動を、往路では前進方向に、復路では後退方向に補助することができる。

（実施の形態２）
図７に示す吸込口体と吸気管の動作の制御以外は、実施の形態１と同様の構成の電気掃除機を用いて、以下のように吸込口体と吸気管の動作を制御することも可能である。

図８は、本発明の実施の形態２の電気掃除機における吸込口体と吸気管の動作を概念的に示す図である。

図８に示すように、第３の角度として一定の角度基準値γを設定する。本実施形態ではγを５０°とする。この角度基準値γに対して傾斜角度θが、θ＞γの場合には、図８の左図に示すように、駆動輪１１、１２と回転ブラシ体１４が吸込口体１０を矢印Ｐの方向に前進させる方向、すなわち、矢印Ｒ２で示す方向に回転し、θ＜γの場合には、図８の右図に示すように、駆動輪１１、１２と回転ブラシ体１４が吸込口体１０を矢印Ｑの方向に後退させる方向、すなわち、矢印Ｒ１で示す方向に回転する。

具体的には、駆動輪１１、１２と回転ブラシ体１４への角速度指令値は以下のように決定する。駆動輪１１、１２と回転ブラシ体１４の回転角速度を、角度偏差Δ＝（θ−γ）に比例するように設定し、駆動輪１１、１２の回転角速度をω_ｗ、回転ブラシ体１４の回転角速度をω_ｂとすると、ω_ｗとω_ｂは正の係数Ｋ_１、Ｋ_２を用いて次の式で表わされる。

ω_ｗ＝Ｋ_１Δ＝Ｋ_１（θ−γ）
ω_ｂ＝Ｋ_２Δ＝Ｋ_２（θ−γ）
ただし、上式の値に関しては、図８において時計回りの方向を負の回転方向とする。このように角速度指令値を決定することにより、吸込口体１０は掃除機本体２０の姿勢角、すなわち、吸気管４０の傾斜角度がγ付近になるように前進・後退を行い、姿勢角がγ付近になった場合に停止する。

操作者がこの制御が行われる掃除機を使用する場合、吸込口体１０は掃除機本体２０の姿勢角がγ付近になるまで動き続けるため、操作者が操作部３０を軽く持っていると、吸込口体１０は自動的に掃除機本体２０の姿勢角がγ付近になるまで動いて停止する。この性質を利用すると、操作者が電気掃除機１を動かしたい場合に操作部３０を前後に押したり引いたりする必要はなくなり、操作部３０を軽く持ち上げるだけで、すなわち、傾斜角度θを大きくしようとすると、吸込口体１０は前進し、操作部３０を下げると、すなわち、傾斜角度θを小さくしようとすると、吸込口体１０は後退する。

以上、実施形態１と２で説明したように、本発明の電気掃除機では、駆動輪と回転ブラシ体が吸込口体を動かすため、一般的な電気掃除機に比べて、重さを感じずに操作することができる。これに対して、一般的な電気掃除機では、操作者が吸気管を介して吸込口体を押す力の分力は吸込口体を床面に押し付ける方向に向かっており、これによる摩擦の増加で吸込口体を前進させる時の操作力は後退時の操作力よりも大きくなっている。本発明の電気掃除機では、床面に押し付ける方向の力を加えずに前進と後退の操作を行うことができるため、操作性をさらに向上させることができる。

上記の実施形態では、吸込口体または掃除機本体の移動を補助するための回転体として、駆動輪と回転ブラシ体を用いているが、駆動輪または回転ブラシ体のいずれか一方を用いてもよい。また、上記の実施形態では、上記の回転体を吸込口体に設けているが、コードレス掃除機以外の電気掃除機の種々の形態に対応して上記の回転体を掃除機本体に設けてもよい。

以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものである。

この発明の一つの実施の形態としての電気掃除機の外観を示す斜視図である。 図１の電気掃除機における吸込口体付近の構成を示す部分斜視図である。 図１の電気掃除機における操作部付近の構成を示す部分斜視図である。 この発明の一つの実施の形態としての電気掃除機の外観を図１と反対側から見た場合を示す斜視図である。 この発明の一つの実施の形態としての電気掃除機において制御関連の概略的な構成を示すブロック図である。 本発明の電気掃除機における傾斜角度を説明するための図である。 本発明の実施の形態１の電気掃除機における吸込口体と吸気管の動作を概念的に示す図である。 本発明の実施の形態２の電気掃除機における吸込口体と吸気管の動作を概念的に示す図である。

符号の説明

１：電気掃除機、１０：吸込口体、１１，１２：駆動輪、１４：回転ブラシ体、２０：掃除機本体、２１：制御装置、３０：操作部、３１：３次元加速度センサ、４０：吸気管、４０ａ：中心軸線、５０ａ：回動軸線、Ｆ：床面。

Claims (6)

1. 吸込口体と、
   前記吸込口体に接続され、前記吸込口体から離隔した位置に設けられ、かつ、前記吸込口体に対して回動することが可能な回動体と、
   被清掃面に接触する回転体と、
   前記回転体を駆動する駆動部と、
   前記回動体に設けられ、被清掃面と前記回動体の中心軸線方向とがなす傾斜角度を検知する角度検知部と、
   前記角度検知部によって検知された傾斜角度に応じて前記回転体の回転を変更するように前記駆動部を制御する制御部とを備えた、電気掃除機。
2. 前記回転体は、駆動輪である、請求項１に記載の電気掃除機。
3. 前記回転体は、回転ブラシ体である、請求項１または請求項２に記載の電気掃除機。
4. 前記角度検知部によって検知された傾斜角度が第１の角度未満になったとき、前記制御部は、前記回転体の回転方向を第１の回転方向に変更するように前記駆動部を制御し、
   前記角度検知部によって検知された傾斜角度が第１の角度よりも大きい第２の角度を超えたとき、前記制御部は、前記回転体の回転方向を第１の回転方向と逆の第２の回転方向に変更するように前記駆動部を制御する、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電気掃除機。
5. 前記角度検知部によって検知された傾斜角度が第３の角度未満になったとき、前記制御部は、前記回転体の回転方向を第１の回転方向に変更し、かつ、前記角度検知部によって検知された傾斜角度と第３の角度との偏差に応じた回転速度で前記回転体を駆動するように前記駆動部を制御し、
   前記角度検知部によって検知された傾斜角度が第３の角度を超えたとき、前記制御部は、前記回転体の回転方向を第１の回転方向と逆の第２の回転方向に変更し、かつ、前記角度検知部によって検知された傾斜角度と第３の角度との偏差に応じた回転速度で前記回転体を駆動するように前記駆動部を制御する、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電気掃除機。
6. 前記角度検知部は、加速度センサを含み、前記回動体の重力方向を検知することにより、被清掃面と前記回動体の中心軸線方向とがなす傾斜角度を検知する、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の電気掃除機。
   

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