JP5056278B2

JP5056278B2 - 電気掃除機

Info

Publication number: JP5056278B2
Application number: JP2007227746A
Authority: JP
Inventors: 崇文石橋; 健次曾根; 裕夫大島
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-09-03
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2027-09-03
Also published as: JP2009056216A

Description

本発明は、自走する機能を有する電気掃除機の制御方法に関するものである。

使用者が床移動型電気掃除機で掃除床面を掃除する際の本体引き回し（引っ張り）力を低減する類の従来の発明には次のようなものがある。

例えば下記特許文献１に開示されたものは、電動送風機およびこの電動送風機の吸気側に連通する集塵室を内部に設けるとともにこの集塵室に連通する接続口を外面部に設けた電気掃除機本体と、この電気掃除機本体の接続口に一端部が接続されるとともに手元把持部を他端側に有するホースと、前記掃除機本体に設けられこの掃除機本体を被掃除面上で移動可能とする走行手段と、前記掃除機本体に設けられ前記走行手段を駆動する駆動手段と、前記ホースに加えられる引張力を検出する検出手段と、この検出手段の検出信号に応じて前記駆動手段を制御する駆動制御手段とを備え、この駆動制御手段は、前記ホースに加えられる引張力が大きいほど、
（１）駆動手段による走行手段の駆動速度をより大きくするように制御することで、使用者は、電気掃除機のホースを強く引けば長い距離を移動させ、ホースを軽く引けば少しだけ移動させることができる。
（２）駆動手段による走行手段の駆動時間をより短くし、かつ、駆動速度をより大きくするように制御することで、ホースを引っ張った時に掃除機本体が移動する距離を引張力によらず同じ位にすることができる。
というもので、使用者の歩行に対する追従性が向上するというものである。

また下記特許文献２に開示されたものは、走行ローラと、前記走行ローラの前進方向の回転に追随して回転し、周縁部に多数のスリットが穿設された円盤と、前記走行ローラに連結された駆動モータと、前記スリットに臨み前記円盤の両側に配設されたフォトダイオード及びフォトトランジスタと、前記円盤の回転により発生する前記フォトトランジスタからのパルス信号を入力して前記駆動モータを駆動するとともに、その駆動時間を制御する駆動モータ駆動部とを備えるようにすることで、例えばホースを一時的に引っ張って掃除機本体を少し移動させると、その移動量に応じて走行ローラ、すなわち円盤が回転し、その回転速度をフォトトランジスタが感知してその回転速度（即ち使用者がホースを引っ張る力に）に応じて駆動モータ制御回路が駆動モータの駆動とその駆動時間を制御し、走行ローラを前進回転させると共に走行距離を加減することで、使用者の歩行に対する追従性が向上するというものである。
特開平４−９２６３４号公報特開平４−１０５６２３号公報

しかしながら、上記の従来の構成は、使用者の操作力を検知してその操作力に応じて、使用者に本体を追従させ、本体の引き回しの操作力を軽減するものであるが、実際にホースに加えられる力は、使用者の引張力だけではなく、電動送風機が発生させる圧力（負圧）も加わり、しかも、この圧力は、集塵室に蓄積されている塵埃の量や、ホースの吸気側の被清掃物への接触度合い等によっても変化するため、本体の追従の仕方を使用者の操作力に対してのみ設定しただけでは、実使用においては、追従性のばらつきが大きく、使用者の期待する追従性を得る事ができないという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、集塵部や濾過部への塵埃の蓄積具合などの吸気経路の状態を検出して、ホースなどに加わる引張力以外の力も考慮した、本体の走行動作とすることにより、アシスト機能の精度を向上できる電気掃除機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために本発明の電気掃除機は、集塵部や濾過部への塵埃の蓄積具合などの吸気経路の状態を検出する状態検出手段と、本体を移動させる回転可能な走行ローラと、前記走行ローラを駆動する駆動手段と、前記走行ローラの回転方向及び／又は回転数を検知可能な回転検知手段と、前記回転検知手段からの信号に応じて前記駆動手段を制御して、前記走行ローラによる本体の移動を制御する駆動制御手段と、前記本体の使用者への追従の開始を検出する追従検出手段とを備えて、使用者が前記本体を移動させる際の操作の負担を軽減するアシスト機能を有する構成において、前記追従検出手段は、前記状態検出手段の出力に応じて検出感度を可変する構成としたものである。

これによって、実際に本体に伝達される、使用者が本体を引き回そうと操作部に加えた引張力にプラスされる圧力（負圧）などの力の大きさに対して、状態検出手段で、例えば、圧力を検出して、追従検出手段が本体の追従を開始を判断する際、検出した圧力分を差し引いた、引張力に相当する力で追従を開始するように、その開始判断値を可変するよう、つまり、状態検出手段の出力で、感度を可変して、本体の走行を開始させる事により、ホースに加えられた圧力に影響されることなく、使用者の引き回そうとする力に応じた、均一な走行動作、アシスト機能を実現する事ができる。

本発明の電気掃除機は、自走機能を有して使用者に追従するので、本体を動かす際の操作力を軽減できると共に、ホースに印可される内圧の変化に影響されること無く、追従走行動作を安定させる事ができ、アシスト機能の精度を向上できるものである。

第１の発明は、本体に設けた吸引風を発生する電動送風機と、塵埃を集塵する集塵部、もしくは、塵埃を濾過する濾過部と、前記集塵部や前記濾過部への塵埃の蓄積具合などの吸気経路の状態を検出する状態検出手段と、一端に操作部を有して他端が前記本体に着脱可能に接続され、前記吸気経路の一部を構成する可撓性のあるホースと、前記本体を移動させる回転可能な走行ローラと、前記走行ローラを駆動する駆動手段と、前記走行ローラの回転方向及び／又は回転数を検知可能な回転検知手段と、前記回転検知手段からの信号に応じて前記駆動手段を制御して、前記走行ローラによる本体の移動を制御する駆動制御手段と、前記本体の使用者への追従の開始を検出する追従検出手段とを備えて、使用者が前記本体を移動させる際の操作の負担を軽減するアシスト機能を有する構成において、前記追従検出手段は、前記状態検出手段の出力に応じて検出感度を可変するようにしたので、追従の走行動作を安定させる事ができ、アシスト機能の精度を向上できる。

第２の発明は、第１の発明の状態検出手段を、前記ホースの内圧を検出する圧力検出手段で構成し、追従検出手段は、前記圧力検出手段の検出する圧力が高ければ検出感度を低くし、圧力が低ければ検出感度を高くするようにしたので、ホース内の圧力が高く、操作部に加えられる引張力にプラスされる圧力による力が大きい時には、追従検出手段が、本体の追従を開始させる力の判断値を大きく、つまり、感度を低くし、プラスされる圧力の力が小さい時には、判断値を小さく、つまり、感度を高くして、走行を開始しやすくすることにより、使用者が本体を引き回そうとする引張力対しての本体の走行開始タイミングを均一にする事ができる。

第３の発明は、第１の発明の状態検出手段を、集塵部、もしくは濾過部に蓄積される塵埃の量を検出する塵埃量検出手段とし、追従検出手段は、前記塵埃量検出手段の出力に応じて、塵埃の量が少なければ検出感度を低くし、塵埃の量が多ければ検出感度を高くするようにしたので、電動送風機の吸引による比較的大きな圧力などの力がホースに加わる、塵埃の蓄積量が少ない状態では、追従検出手段が、本体の追従を開始させる力の判断値を大きく、つまり、感度を低くし、ホースに加わる圧力が、比較的小さくなる、塵埃の蓄積量が多い状態では判断値を小さく、つまり、感度を高くして、走行を開始しやすくすることにより、蓄積した塵埃の量に関わらず、使用者が本体を引き回そうとする引張力対しての本体の走行開始タイミングを均一にする事ができる。

第４の発明は、吸引風を発生する電動送風機と、塵埃を集塵する集塵部、もしくは塵埃を濾過する濾過部と、前記集塵部や前記濾過部への塵埃の蓄積具合などの機器の状態を検出する状態検出手段と、一端に操作部を有して他端が前記本体に着脱可能に接続され、前記吸気経路の一部を構成する可撓性のあるホースと、本体を移動させる回転可能な走行ローラと、前記走行ローラを駆動する駆動手段と、前記走行ローラの回転方向及び／又は回転数を検知可能な回転検知手段と、前記回転検知手段からの信号に応じて前記駆動手段を制御して、前記走行ローラによる本体の移動を制御する駆動制御手段と、前記本体の使用者への追従の開始を検出する追従検出手段とを備えて、使用者が前記本体を移動させる際の操作の負担を軽減するアシスト機能を有すると共に、前記駆動制御手段は、前記状態検出手段の出力に応じて前記駆動手段の制御量を決定するものとし、前記状態検出手段を、前記ホースの内圧を検出する圧力検出手段で構成することで、前記駆動制御手段は、前記圧力検出手段の検出する圧力が低ければ、使用者に対して早く追従するよう前記駆動手段を制御するようにしたので、使用者が本体を引き回そうと操作部に加えた引張力にプラスされる圧力（負圧）の大きさに対して、状態検出手段で、例えば、圧力を検出して、追従検出手段が本体の追従を開始を判断するタイミングが、プラスされる圧力によってばらつく時間を、検出した圧力に応じて、駆動制御手段が、本体が使用者に追従する動作を制禦する事により、ホースに加えられた圧力に影響されることなく、使用者の引き回そうとする力に応じた、均一な走行動作、アシスト機能を実現する事ができる。
さらに、ホース内の圧力が高く、操作部に加えられる引張力にプラスされる圧力の力が小さい時には、圧力が大きい時と比較して、同じ引張力に対して、本体に伝達される力も小さくなり、追従判断手段が、本体の追従の開始を判断するタイミングも遅くなるので、駆動制御手段が本体を早く追従させるよう駆動手段を制御する事により、追従開始の遅れを補い、使用者が本体を引き回そうとする引張力に対しての本体の追従性を均一にする事が
できる。

第５の発明は、吸引風を発生する電動送風機と、塵埃を集塵する集塵部、もしくは塵埃を濾過する濾過部と、前記集塵部や前記濾過部への塵埃の蓄積具合などの機器の状態を検出する状態検出手段と、一端に操作部を有して他端が前記本体に着脱可能に接続され、前記吸気経路の一部を構成する可撓性のあるホースと、本体を移動させる回転可能な走行ローラと、前記走行ローラを駆動する駆動手段と、前記走行ローラの回転方向及び／又は回転数を検知可能な回転検知手段と、前記回転検知手段からの信号に応じて前記駆動手段を制御して、前記走行ローラによる本体の移動を制御する駆動制御手段と、前記本体の使用者への追従の開始を検出する追従検出手段とを備えて、使用者が前記本体を移動させる際の操作の負担を軽減するアシスト機能を有すると共に、前記駆動制御手段は、前記状態検出手段の出力に応じて前記駆動手段の制御量を決定するものとし、前記状態検出手段を、集塵部、もしくは濾過部に蓄積される塵埃の量を検出する塵埃量検出手段とすることで、前記駆動制御手段は、前記塵埃量検出手段の出力に応じて、塵埃の量が多ければ、使用者に対して早く追従するよう前記駆動手段を制御するようにしたので、使用者が本体を引き回そうと操作部に加えた引張力にプラスされる圧力（負圧）の大きさに対して、状態検出手段で、例えば、圧力を検出して、追従検出手段が本体の追従を開始を判断するタイミングが、プラスされる圧力によってばらつく時間を、検出した圧力に応じて、駆動制御手段が、本体が使用者に追従する動作を制禦する事により、ホースに加えられた圧力に影響されることなく、使用者の引き回そうとする力に応じた、均一な走行動作、アシスト機能を実現する事ができる。
さらに、電動送風機の吸引によってホースに加わる圧力が比較的小さくなる、塵埃の蓄積量が多い状態では、塵埃の蓄積量が多い時に比較して、同じ引張力に対して、本体に伝達される力も小さくなり、追従判断手段が、本体の追従の開始を判断するタイミングも遅くなるので、駆動制御手段が本体を早く追従させるよう駆動手段を制御する事により、追従開始の遅れを補い、塵埃の蓄積量に関わらず、使用者が本体を引き回そうとする引張力に対しての本体の追従性を均一にする事ができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態を、図１〜図７を参照しながら説明する。

図１は実施の形態１における電気掃除機の概観側面図、図２は同電気掃除機本体の上面断面図である。本体１には、吸引風を発生する電動送風機２と塵埃を集塵する集塵部３が内蔵されている。電動送風機２の回転により塵埃を吸い込む空気の流れが発生すると、吸込み具７より被掃除面上の塵埃が吸い込まれ、延長管６、可撓性のあるホース４、を経て本体１の中に入り、集塵部３で捕集される。吸い込み具７、延長管６、ホース４、集塵部３の経路で吸気経路を構成している。塵埃を運んできた空気は濾過部を兼ねた集塵部３で濾過され、塵埃が集塵部に集積され、濾過された空気だけが本体１より外に排気される構成になっている。また、ホース４の先端部分には使用者が電気掃除機を扱い易いように操作部として、手元グリップ５が備えられている。手元グリップ５には、「動作モード」と「停止モード」を設定できる操作手段８が設けられている。操作手段８での設定は、マイクロコンピュータ２０に入力され、マイクロコンピュータ２０は、操作手段８で設定されたモードが「動作モード」であれば、電動送風機駆動手段３１を位相制御して予め設定した供給電力となるよう、電動送風機２へ電力供給を行い、吸引風を発生させ、「停止モード」であれば、電動送風機２への電力供給を停止する。また、機器に電源が投入され、操作手段８が操作されていない初期状態では、「停止モード」となっている。電動送風機駆動手段３１は、交流電源によって電動送風機２等の負荷を制御する場合、双方向性サイリスタ等を使用するのが一般的である。

ここで、電動送風機２への供給電力の制御をマイクロコンピュータ２０で行っているが、また、後述する駆動制御手段としての機能も有する構成としており、駆動制御手段を含めて、以下、マイクロコンピュータ２０という。

本体１には移動の為に、底部前方（ホース取付け側）に一輪のキャスタ９、後方には２つの走行ローラ１０を配置している。走行ローラ１０は、駆動モータ１４によって駆動され減速手段１３を通じて、前方方向（ホース取付け側）に回転する構成としている。

図３に、本体１の追従検出の構成図を示すが、図３において、２２は本体１の吸気口であり、集塵部３へ連通して、ホース４が接続される構成となっている。ホース４の接続部２３には、尾錠２４が設けられており、接続部２３が吸気口２２に差し込まれると、吸気口２２設けられた、尾錠穴２５と嵌合し、ホース４を引っ張っても、ホース４が本体１の吸気口から抜けない構成となっている。尾錠穴２５には、追従検出のための感圧素子２６が設置されており、ホース４を引っ張ると、その引張力が、感圧素子２６に印可される構成になっている。

図４は電気掃除機の回路構成ブロック図である。走行ローラ１０には駆動回路１９からの供給電力で駆動される駆動モータ１４と、駆動モータ１４の回転出力を減速して駆動軸１５を回転駆動する減速手段１３と、駆動軸１５の回転に合わせて回転して本体１を自走させる走行ローラ１０と同じく駆動軸１５の回転を検知して、回転数及び回転方向に応じたＡ相及びＢ相２つの信号（エンコーダ出力信号）を駆動制御手段としてのマイクロコンピュータ２０に出力する回転検知手段（以下エンコーダと記す）１２を備えている。駆動回路１９、駆動モータ１４、駆動軸１５、減速手段１３で駆動手段を構成している。

ここで減速手段１３は駆動モータ１４が停止している時には、駆動軸１５が回転（空転）自在になるようクラッチ機構１６が施されていて、駆動モータ１４が停止している時には走行ローラ１０は手で簡単に回転可能である。これは、駆動モータ１４が停止している時に使用者が本体１を移動させる場合など、減速手段１３によって走行ローラ１０の自由な回転が阻害されて移動の妨げになること等を防止するためのものである。

また、図４において、３１は、電動送風機２への供給電力を制御する電動送風機駆動手段であり、一般的に双方向サイリスタなどの電力制御素子で構成され、マイクロコンピュータ２０から出力される位相制御タイミング信号をトリガとして入力し、電動送風機２へ印可される交流電圧を位相制御して、電動送風機２へ供給する電力を制御する。

２１は、電動送風機２と直列に接続され、電動送風機２に流れる電流を検出する電流検出手段であり検出した電流値を信号に変換して、マイクロコンピュータ２０に出力する。

図６に電動送風機２に流れる電流と風量の関係（風量−電流特性）を示すが、電動送風機２に印可される電圧が固定されている場合、電動送風機２の特性が決まれば、電動送風機２に流れる電流と風量の関係は、１対１で決まり、風量と電流値の関係を予め設定してやれば、電流検出手段２１により、風量の検出が可能となる。

また、集塵部３に塵埃が蓄積してくると、集塵部３を通過して電動送風機２へ流入する吸引風の通過が阻害されるため、図７に示すように、集塵部３に蓄積する塵埃の量が増えるに従って、風量が低下する。塵埃量と風量の関係は、集塵部の構成が決まれば、１対１で対応する特性となるため、集塵部３に蓄積される塵埃の量と、電流検出手段２１で検出される電流値を対応させる事も可能となる。

上記より、状態検出手段として電流検出手段２１を用いる事により、集塵部３に蓄積される塵埃量を検出する塵埃量検出手段を構成する事が出来る。従って、以下、電流検出手段２１として説明する。

１８は、駆動手段１９へ直流電力を出力する直流電源であり、マイクロコンピュータ２０の電源としても供給される。駆動回路１９にはマイクロコンピュータ２０からのＰＷＭタイミング信号に合わせて直流電力１８をＰＷＭ制御して駆動モータ１４へ供給電力を出力する。マイクロコンピュータ２０は、エンコーダ１２からのＡ相とＢ相から成るエンコーダ出力信号から走行ローラの回転数と回転方向を検知可能で、本体１の移動速度・方向も検知可能となっている。

また、感圧素子２６からの出力信号は、マイクロコンピュータ２０に入力され、マイクロコンピュータ２０は、感圧素子２６の出力電圧によって、本体の追従開始を判断する追従検出部を有しており、この追従検出部と感圧素子２６と尾錠２５で追従検出手段を構成している。

また、マイクロコンピュータ２０の追従検出部は、尾錠２４によって受ける応力のレベルによって生じる電圧レベルに対して、下記の表１に示すような、本体１の追従を開始させる判断を行うための判定値を複数有しており、電流検出手段２１で検出される電流値、つまり、塵埃量に応じて判定値を切り換える構成にしている。

この、複数の判定値を切り換える事によって、感圧素子２６の出力信号に対する感度を切り換えることができる。

以上のように構成された電気掃除機について、以下その動作、作用を説明する。

まず、駆動手段による走行の説明を行うと、マイクロコンピュータ２０（追従検出部）が、追従の開始を検出すると、駆動回路１９にＰＷＭタイミング信号を出力する。駆動回路１９はマイクロコンピュータ２０から出力されるＰＷＭタイミング信号に応じて直流電源１８からの電力を駆動モータ１４へ供給出力する。駆動モータ１４が回転を始めると、減速手段１３のクラッチ機構１６が駆動軸１５に連結して駆動モータ１４の回転力が走行ローラ１０に伝達され本体１が自走する。このようにして本体１が自走開始することで、以降の使用者の引張り力が低減される。自走は、マイクロコンピュータ２０内で予め設定した、所定の走行速度で、所定時間走行すると停止するように制御している。

本体が自走し、走行ローラ１０が回転すると、走行ローラ１０の回転は駆動軸１５によってエンコーダ１２に伝えられ、エンコーダ１２は図５に示すＡ相とＢ相２つの信号を出力する。Ａ相とＢ相の２つの信号は、走行ローラ１０の回転方向即ち本体１の前後の移動方向によって信号の位相のずれ方が異なる。その関係を下記の表２に示す。

これはエンコーダと呼ばれる回転検知手段では極めて一般的な出力信号であるため詳細な説明は省略する。

エンコーダ１２が一回転する間に出力されるＡ相のパルス数をＰＡ、Ｂ相のパルス数をＰＢとすると、エンコーダ１２が一回転する間に、マイクロコンピュータ２０に入力されるパルス数Ｐは、ＰＡ＋ＰＢとなり、エンコーダ１２は、走行ローラ１０と同じ駆動軸１５に設置している事から、エンコーダ１２の１回転と走行ローラ１０の１回転は同期するので、走行ローラ１０の半径をｒとすると、単位距離当たりのパルス数Ｐｌは、
Ｐｌ＝（ＰＡ＋ＰＢ）／（２・π・ｒ）（式１）
となり、所定の距離Ｄを走行させたい場合、走行開始からのパルス数が、
Ｐｄ＝Ｄ × Ｐｌ（式２）
となる期間だけ走行させればよい。

また、走行速度Ｖで走行させる場合、単位時間当たりのパルス数Ｐｔを、
Ｐｔ＝Ｖ × Ｐｌ（式３）
となるように、駆動手段を制御すればよい。

マイクロコンピュータ２０内では、現在の走行速度を判断するために、所定時間Ｔの周期で計時しており、Ｔの間にエンコーダ１２から入力されるパルス数を監視しているが、速度Ｖで本体１を走行させるためには、周期Ｔの間にマイクロコンピュータ２０に入力されるパルス数Ｐｍは、
Ｐｍ＝Ｐｔ × Ｔ（式４）
となればよく、マイクロコンピュータ２０は、指令速度Ｖが与えられると、周期Ｔの間のパルス数がＰｍとなるよう、駆動回路１９に出力するＰＷＭタイミング信号を決定する。

マイクロコンピュータ２０から出力されるＰＷＭタイミング信号は、指令速度に応じて０％〜１００％デューティの間で可変して制御され、実パルス数Ｐが、
Ｐ＜Ｐｍ（式５）
であれば、実走行速度が指令速度より遅いため、駆動回路１９へのＰＷＭのデューティを上げて、印可電圧をあげ、駆動モータ１４のトルクを上昇させる。

Ｐ＞Ｐｍ（式５）
であれば、実走行速度が指令速度より早いため、駆動回路１９へのＰＷＭのデューティを下げて、印可電圧を下げ、駆動モータ１４のトルクを下降させる。

上記のように、エンコーダ１２から、マイクロコンピュータ２０に入力されるパルス数に応じて、駆動回路１９への制御量であるＰＷＭのデューティを可変することにより、所望の走行速度を得る事ができる。

使用者が、本体１を自動走行させようと、手元グリップ５を本体１を引っ張るように引張力をかけると、ホース４を伝達した引張力は、接続部２３を経由して、本体１の吸気口２２まで伝達される。この時、ホース４は、接続部２３に設けた尾錠２４によって、尾錠穴２５と勘合して、抜け止めされる構成になっており、尾錠２３によって、感圧素子２６が押される事になる。つまり、使用者が、本体１を自動走行させようと、手元グリップ５に引張力をかければ、引張力に応じた力が、感圧素子２６にかかり、引張力をかけなければ、感圧素子２６には、力がかからない構成になっている。

ところで、通常、吸い込み具７を被清掃面に接触させて清掃を行い、電動送風機２が動作して、吸引風が発生していると、吸気経路内部には、圧力（負圧）が発生しており、使用者が、手元グリップ５に加える引張力以外の力が加わっている。剛性の高いものであれば、圧力による影響は受けにくいが、ホース４のように可撓性があるものは、内部の圧力によって剛性が変化し、手元グリップ５に加えられる引張力の、本体１への伝達にも影響を受けてしまう。圧力の低い場合に比較して、圧力が高い場合には、ホースの剛性が上がり、引張力が本体１へ伝わりやすくなるため、追従検出手段の追従開始判断値を一定にしておくと、使用者が、手元グリップ５に、同じ力を加えても、圧力の状況によって、追従したりしなかったり、また、追従させるために、使用者が、場合に応じて、力の加減を変えなければならなくなる。

この、ホース４内部の圧力の変化に影響を与える要因の１つと、集塵部３に蓄積される塵埃の量がある。集塵部３に塵埃が蓄積されていない時は、電動送風機２の発生する吸引風に伴って発生する圧力が、被清掃面に接触している吸い込み具７の内部まで、吸気経路内にかかっているが、集塵部３に塵埃が蓄積してくると、電動送風機２の発生する吸引風の流れが、集塵部３の塵埃によって阻害され、集塵部３より電動送風機２側の圧力が高くなり、集塵部３より吸い込み具７側の吸気経路内は、吸気経路外の大気圧に近くなり、ホース４も含め、圧力（内圧）が低下してしまう。

このため、集塵部３に蓄積した塵埃の量によって、ホース４の内部に加わる圧力が変化し、使用者が手元グリップ５に引張力を加えた時に、本体１にかかる力が変わってしまう。

マイクロコンピュータ２０には、予め、表１に示すように、感圧素子２６の出力に対して、感度「高」「中」「低」の３段階の判定値を有している。

感度「高」は、電流検出手段２１の検出する電流がＩ１以下で、集塵部３に蓄積した塵埃の量が多い時に設定され、感圧素子２６に印可される引張力Ｆ１に対応した、感圧素子２６の出力に対する判定値Ｖｏ１が設定される。

感度「低」は、電流検出手段２１の検出する電流がＩ２以上（Ｉ２＞Ｉ１）で、集塵部３に蓄積した塵埃の量が少ない時に設定され、感圧素子２６に印可される引張力Ｆ３（Ｆ３＞Ｆ１）に対応した、感圧素子２６の出力に対する判定値Ｖｏ３（Ｖｏ３＞Ｖｏ１）が設定される。

感度「中」は、感度「高」と感度「低」の中間の領域であり、電流検出手段２１の検出する電流がＩ１＜Ｉ＜Ｉ２で、集塵部３に蓄積した塵埃の量が中間の時に設定され、感圧素子２６に印可される引張力Ｆ２（Ｆ３＞Ｆ２＞Ｆ１）に対応した、感圧素子２６の出力に対する判定値Ｖｏ２（Ｖｏ３＞Ｖｏ２＞Ｖｏ１）が設定される。

感圧素子２６に印可される引張力の判定値が小さいほど、追従を開始しやすくなる、つまり感度が高くなり、判定値が大きいほど、逆に、追従を開始し難く、感度が低くなる設定となっている。

前述したように、集塵部３に、塵埃が多く蓄積している場合は、ホース４に加わる圧力は低くなり、可撓性が大きく現れるようになり、使用者が本体を引っ張ろうと手元グリップ５に加える力に対して、感圧素子２６に到達する引張力が減衰してしまう。この時、マイクロコンピュータ２０は、追従開始の判定値を、電流検出手段２１の出力に対して、塵埃量が多い時の感度「高」の判定値Ｖｏ１（引張力Ｆ１に対応）を設定しており、感圧素子２６に加わる力が比較的小さくても、Ｖｏ１以上の出力が検出されれば、手元グリップ５では、使用者が、本体１を移動させようと、力を加えていると判断して、本体１の走行を開始するよう駆動回路１９に出力する。

また、集塵部３に蓄積している塵埃量が少ない場合には、ホース４に加わる圧力（内圧）が高くなり、ホース４の剛性が上がり、使用者が本体を引っ張ろうと手元グリップ５に加える力が、感圧素子２６に伝達しやすくなる。

この時、集塵部３に蓄積した塵埃量が多い時と、判定値が同じであり、塵埃量が多くても、使用者の意図通りに、本体が追従するような判定値であれば、使用者が清掃を行うために、手元グリップ５を操作する力によって、その力が、感圧素子２６に伝達し、使用者が意図しないにも関わらず、本体１が走行を開始してしまう可能性がある。

マイクロコンピュータ２０は、追従開始の判定値を、電流検出手段２１の出力に対して、塵埃量が少ない時の感度「低」の判定値Ｖｏ３（引張力Ｆ３に対応）を設定しており、感圧素子２６に加わる力が比較的大きい、Ｖｏ３以上の出力が検出されてはじめて、手元グリップ５で、使用者が本体１を移動させようと力を加えていると判断して、本体１の走行を開始するよう駆動回路１９に出力する。

同様に、電流検出手段２１の出力が、Ｉ１＜Ｉ＜Ｉ２であれば、マイクロコンピュータ２０は、感度「中」と判断し、感圧素子２６の出力に対して、判定値Ｖｏ２（引張力Ｆ２に対応）を設定し、集塵部３に蓄積されている塵埃量が中間である時に対応した、使用者の引張力に対して、本体１の走行を開始するよう駆動回路１９に出力する。

そして、使用者が本体１を引っ張ろうとして手元グリップ５に加えられる力を一定に下状態で、集塵部３に蓄積された塵埃量を、「多い」、「普通」、「少ない」のそれぞれの条件にした時に感圧素子２６印可される引張力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３に対して出力される感圧素子２６の出力を、それぞれ、Ｖｏ１、Ｖｏ２、Ｖｏ３として設定することにより、集塵部３に蓄積された塵埃の量に関わらず、使用者が手元グリップ５に加える引張力に応じて、本体１の走行を開始させることができ、安定した走行アシスト動作を実現することができる。

尚、本実施の形態においては、判定値を３段階で設定したが、３段階に限定せず複数で設定する事により、更に精度を向上する事ができる。

また、本実施の形態においては、濾過部を兼ねた集塵部３に蓄積される塵埃に対して、の説明を行ったが、ホース４に加えられる圧力（内圧）は、電動送風機２が発生させる風量と圧力によって変化するので、予め、電動送風機２が吸引する風量とホース４内の圧力の関係を関連づけておけば、電動送風機２に吸引される風量で、ホース４内の圧力を検出することができ、従って、本実施の形態で説明した電流検出手段で検出することができる。

ただし、ホース４内に圧力センサを設け、ホース４内の圧力を検出する構成も考えられ、その構成は、ホース４内の圧力をより精度良く検出できるというメリットを有するが、電流検出手段で構成する方式のほうが、簡単に構成でき、安価に実現できるというメリットを有する。

また、本実施の形態は、ホース４の圧力（内圧）に着目した構成としたが、集塵部３に蓄積される塵埃の質量が変化しても、自走機能の精度に影響を及ぼすことは言うまでもなく、塵埃の質量を検出して、本実施の形態１の電流検出手段２１と追従検出手段判定値の関係と同様に、質量で追従検出手段の感度を補正する構成をとることによって、塵埃の質量変化による影響を受けない自走機能を実現できる事はいうまでもない。

（実施の形態２）
以下、本発明の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態において、実施の形態１と異なるのは、追従検出手段の構成を、回転検知手段１２と、エンコーダ１２から入力される信号を判断する、マイクロコンピュータ２０内に構成した追従判定部で構成した点と、追従判定部で追従の開始を判断した後の、走行の制御の仕方である。

以下、その動作を説明する。

使用者が手元グリップ５に力を加えてホース４を引っ張ると本体１は引張り力を受けて少し前方方向に移動する。その移動によって本体１に配設してある走行ローラ１０が回転する。走行ローラ１０の回転は駆動軸１５によってエンコーダ１２に伝えられ、エンコーダ１２は図５に示すＡ相とＢ相２つの信号を出力する。Ａ相とＢ相の２つの信号は、走行ローラ１０の回転方向即ち本体１の前後の移動方向によって、表２に示すように信号の位相のずれ方が異なる。

マイクロコンピュータ２０は、エンコーダ１２の出力信号から、本体１の移動方向は前進か後進かを認識し後進の場合は何もせず、前進の場合は、使用者が、ホース４を引っ張って、本体１を移動させようとしていると判断し、本体１の使用者への追従を開始するよう、駆動回路１９にＰＷＭタイミング信号を出力する。

後進の場合に駆動回路１９で駆動モータ１４を駆動しない理由は、使用者が本体１を掃除中に足などを使って後方へ押しやった時等を想定したもので、その時に本体１を後方へ自走させることは返って使用感を損ねるものであるとの研究結果に基づいた制御であり、エンコーダのＡ相とＢ相２つの信号を検知することで実現できる制御であることは言うまでも無い。

駆動回路１９はマイクロコンピュータ２０から出力されるＰＷＭタイミング信号に応じて直流電源１８からの電力を駆動モータ１４へ供給出力する。駆動モータ１４が回転を始めると、減速手段１３のクラッチ機構１６が駆動軸１５に連結して駆動モータ１４の回転力が走行ローラ１０に伝達され本体１が自走する。このようにして本体１が自走開始することで、以降の使用者の引張り力が低減される。自走を開始した後は、所定の時間走行して停止することにより、使用者の移動に対して、追従するように動作する。

実施の形態１で説明したように、ホース４にかかる力は、使用者が、本体１を引っ張ろうとする力だけではなく、電動送風機２が発生させる吸引風による圧力もかかっており、この圧力は、集塵部３に蓄積した塵埃の量によって変化する。

塵埃量が少ない時は、ホース４に印可される圧力が比較的大きく、圧力が小さい時と比較して剛性が高くなり、使用者が手元グリップ５に加える引張力が、本体に伝達されやすくなるので、使用者が、本体１を引っ張ろうと、手元グリップ５に引張力を加えた時点から、比較的早く本体１が移動を開始し、自動走行による追従動作を開始することができる。

塵埃量が多い時は、ホース４に印可される圧力は小さく、ホース４の可撓性が大きくなり、引張力が本体１に伝達し難く、使用者が、本体１を引っ張ろうと、手元グリップ５に引張力を加えた時点から、本体１が移動を開始して、追従を検出し、自動走行による追従動作を開始するまでの時間が遅くなってしまう。この時の、マイクロコンピュータ２０が、追従を検出して走行開始を判断するエンコーダ１２のパルス数を、一定とし、ホース４にかかる圧力が小さい場合に、使用者の移動タイミングに対して最適に自動走行を開始するようなパルス数に設定すると、ホース４にかかる圧力が大きい時には、走行開始のタイミングが早くなるため、使用者に接触してしまう可能性がある、逆に、ホース４にかかる圧力が大きい場合に、使用者の移動タイミングに最適に自動走行を開始するようなパルス数に設定すると、ホース４にかかる圧力が小さい場合には、使用者の移動開始タイミングに対して、本体１の自動走行開始が遅れ、結局使用者が引っ張らなければならなくなる。

マイクロコンピュータ２０は、予め、下記の表３に示すような、電流検出手段２１の検出する電流値に対する、自動走行の開始を判断するためのパルス数判定値を有している。

パルス数判定値Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３の関係にあり、つまり、本体１の移動距離に置き換えると、Ｐ１が最も移動距離が短く、Ｐ３が最も移動距離が長くなる。

集塵部３に、塵埃が多く蓄積している場合（電流値がＩ≦Ｉ１の場合）は、塵埃量が多い時の感度「高」の判定値Ｐ１を設定しており、ホース４の可撓性が大きく、本体に伝達する力が比較的小さくて、または遅れても、エンコーダ１２からマイクロコンピュータ２０に入力されるパルス得Ｐが、Ｐ１以上であれば、手元グリップ５では、使用者が、本体１を移動させようと、力を加えていると判断して、本体１の走行を開始するよう駆動回路１９に出力する。

また、集塵部３に蓄積している塵埃量が少ない場合（電流値がＩ≧Ｉ２の場合）には、塵埃量が少ない時の感度「低」の判定値Ｐ３を設定しており、パルス数Ｐ３に相当する距離を引っ張られないと、本体１を自動走行開始させないように制御している。

このようにして、集塵部３に蓄積された塵埃の量に応じて、本体１の追従開始を判断するパルス数判定値を切り換える事により、本体１の自動走行開始のタイミングを可変し、使用者が、本体１を引っ張ろうとする力に対して、塵埃の量に影響を受けることなく、安定した本体１の追従動作を実現する事ができる。

また、下記の表４に示すように、追従を開始し、自動走行を行っている時の走行速度を、電流検出手段２１の検出する電流値に応じて切り換えるように制御する事により、走行速度を調整して、集塵部３の塵埃の量に関わらず、安定した追従性能を得る事ができる。

走行速度は、実施の形態１に記載の（式３）より、単位時間当たりのパルス数Ｐｔが、所望のパルス数となるように、駆動回路１９へ出力するＰＷＭ信号を制御することにより実現できる。

以上のように本発明にかかる電気掃除機は、掃除中の疲労感を低減する高付加価値・高機能な掃除や、更には使用者の移動に合わせて追従する機能を活用して、他の機能を向上し、機器全体の使用性を向上することができるものであり、追従する機能を有する機器にあっては、同時に有する他の機能の制御への展開ができる。また、二次電池を搭載して自走する機能を有する機器にも有用な技術である。

本発明の実施の形態１における電気掃除機の側面概観図同、電気掃除機の上面断面図同、電気掃除機の追従検出手段構成説明図同、電気掃除機の回路構成ブロック図同、電気掃除機のエンコーダ出力信号波形図同、電気掃除機の電動送風機の特性説明図同、電気掃除機の塵埃量と風量の関係説明図

符号の説明

２電動送風機
３集塵部
１０走行ローラ
１２回転検知手段
１４駆動モータ
２０マイクロコンピュータ
２１電流検出手段
２６感圧素子

Claims

本体に設けた吸引風を発生する電動送風機と、塵埃を集塵する集塵部もしくは塵埃を濾過する濾過部と、前記集塵部や前記濾過部への塵埃の蓄積具合など吸気経路の状態を検出する状態検出手段と、一端に操作部を有して他端が前記本体に着脱可能に接続されて、前記吸気経路の一部を構成する可撓性のあるホースと、前記本体を移動させる回転可能な走行ローラと、前記走行ローラを駆動する駆動手段と、前記走行ローラの回転方向及び／又は回転数を検知可能な回転検知手段と、前記回転検知手段からの信号に応じて前記駆動手段を制御して、前記走行ローラによる本体の移動を制御する駆動制御手段と、前記本体の使用者への追従の開始を検出する追従検出手段とを備え、使用者が前記本体を移動させる際の操作の負担を軽減するアシスト機能を有すると共に、前記追従検出手段は、前記状態検出手段の出力に応じて検出感度を可変する電気掃除機。
状態検出手段を、ホースの内圧を検出する圧力検出手段で構成し、追従検出手段は、前記圧力検出手段の検出する圧力が高ければ検出感度を低くし、圧力が低ければ検出感度を高くする請求項１記載の電気掃除機。
状態検出手段を、集塵部、もしくは濾過部に蓄積される塵埃の量を検出する塵埃量検出手段とし、追従検出手段は、前記塵埃量検出手段の出力に応じて、塵埃の量が少なければ検出感度を低くし、塵埃の量が多ければ検出感度を高くする請求項１記載の電気掃除機。
吸引風を発生する電動送風機と、塵埃を集塵する集塵部、もしくは塵埃を濾過する濾過部と、前記集塵部や前記濾過部への塵埃の蓄積具合などの機器の状態を検出する状態検出手段と、一端に操作部を有して他端が前記本体に着脱可能に接続され、前記吸気経路の一部を構成する可撓性のあるホースと、本体を移動させる回転可能な走行ローラと、前記走行ローラを駆動する駆動手段と、前記走行ローラの回転方向及び／又は回転数を検知可能な回転検知手段と、前記回転検知手段からの信号に応じて前記駆動手段を制御して、前記走行ローラによる本体の移動を制御する駆動制御手段と、前記本体の使用者への追従の開始を検出する追従検出手段とを備えて、使用者が前記本体を移動させる際の操作の負担を軽減するアシスト機能を有すると共に、前記駆動制御手段は、前記状態検出手段の出力に応じて前記駆動手段の制御量を決定するものとし、前記状態検出手段を、前記ホースの内圧
を検出する圧力検出手段で構成することで、前記駆動制御手段は、前記圧力検出手段の検出する圧力が低ければ、使用者に対して早く追従するよう前記駆動手段を制御する電気掃除機。
吸引風を発生する電動送風機と、塵埃を集塵する集塵部、もしくは塵埃を濾過する濾過部と、前記集塵部や前記濾過部への塵埃の蓄積具合などの機器の状態を検出する状態検出手段と、一端に操作部を有して他端が前記本体に着脱可能に接続され、前記吸気経路の一部を構成する可撓性のあるホースと、本体を移動させる回転可能な走行ローラと、前記走行ローラを駆動する駆動手段と、前記走行ローラの回転方向及び／又は回転数を検知可能な回転検知手段と、前記回転検知手段からの信号に応じて前記駆動手段を制御して、前記走行ローラによる本体の移動を制御する駆動制御手段と、前記本体の使用者への追従の開始を検出する追従検出手段とを備えて、使用者が前記本体を移動させる際の操作の負担を軽減するアシスト機能を有すると共に、前記駆動制御手段は、前記状態検出手段の出力に応じて前記駆動手段の制御量を決定するものとし、前記状態検出手段を、集塵部、もしくは濾過部に蓄積される塵埃の量を検出する塵埃量検出手段とすることで、前記駆動制御手段は、前記塵埃量検出手段の出力に応じて、塵埃の量が多ければ、使用者に対して早く追従するよう前記駆動手段を制御する電気掃除機。