JP5357941B2

JP5357941B2 - 掃除ロボット

Info

Publication number: JP5357941B2
Application number: JP2011214455A
Authority: JP
Inventors: 裕二大西; 実雄阪本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2031-09-29
Also published as: CN103826518B; US9113762B2; WO2013046994A1; CN103826518A; KR101529838B1; TW201318589A; SG2014013791A; US20140189976A1; KR20140047148A; JP2013070950A; TWI482607B

Description

本発明は、床面上を自走する掃除ロボットに関する。

従来の掃除ロボットは特許文献１に開示されている。この掃除ロボットは平面視略円形の本体筐体に駆動輪が設けられ、床面上を自走して掃除を行う。この時、テーブル等の下方を掃除するために本体筐体は高さの低い薄型に形成される。本体筐体の下面には吸込口が開口し、本体筐体の周面には掃除時の進行方向に対して後方に排気口が開口する。本体筐体内には電動送風機及び集塵部が設けられる。

また、本体筐体内にはイオンを発生するイオン発生装置が配される。イオン発生装置は本体筐体の周面に開口する吐出口に連通したダクト内にイオンを放出する。該ダクト内に配したイオン送風機の駆動によって吐出口からイオンが送出される。

上記構成の掃除ロボットにおいて、掃除運転が開始されると駆動輪及び電動送風機が駆動される。本体筐体は駆動輪の回転によって室内の床面上を自走し、電動送風機により吸込口から塵埃を含む気流が吸い込まれる。気流に含まれた塵埃は集塵部で集塵され、塵埃を除去された気流が電動送風機を通過して周面の排気口から後方に排気される。

また、イオン発生装置及びイオン送風機が駆動されると吐出口からイオンが送出され、室内の除菌や脱臭を行うことができる。

特開２００５−４６６１６号公報（第４頁−第８頁、第４図）

しかしながら、上記従来の掃除ロボットによると、排気口及び吐出口が本体筐体の周面に開口するため、排気口や吐出口から送出される気流によって床面上の塵埃が空気中に巻き上げられる。特に、本体筐体が薄型に形成されるため、排気口や吐出口が床面に接近して塵埃の巻き上げ量が多くなる。このため、巻き上げられた塵埃が空気中に滞留し、室内の空気の清浄度が悪くなる問題があった。

本発明は、床面の塵埃の巻き上げを防止して室内の清浄度を向上できる掃除ロボットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、下面に吸込口を開口して上面に排気口を開口するとともに床面上を自走する本体筐体と、前記本体筐体内に配される電動送風機と、前記電動送風機の駆動によって前記吸込口から吸い込まれた気流の塵埃を集塵する集塵部とを備え、塵埃を除去した気流を前記排気口から上方に向けて排気することを特徴としている。

この構成によると、本体筐体は床面上を自走し、電動送風機が駆動されると本体筐体の下面に開口する吸込口から床面の塵埃を含む気流が吸い込まれる。気流に含まれる塵埃は集塵部で集塵される。集塵部で塵埃を除去された気流は電動送風機を通過し、本体筐体の上面に開口する排気口から上方に向けて排気される。

また本発明は、上記構成の掃除ロボットにおいて、掃除時に移動方向の前方となる前記本体筐体の前部に前記排気口を配置し、前記排気口から斜め後方に排気したことを特徴としている。この構成によると、掃除時に本体筐体が排気口を前方に配して移動し、排気口から後方に向けて斜め方向に排気される。これにより、本体筐体の後端で排気口から排気された気流が床面から離れる。

また本発明は、上記構成の掃除ロボットにおいて、前記集塵部が前記吸込口に連通する気流の流入口と前記電動送風機に連通する気流の流出口とを前面に有し、前記吸込口、前記電動送風機及び前記排気口を前記集塵部の前方に配置したことを特徴としている。

この構成によると、吸込口から吸い込まれた気流が前面に設けた流入口を介して集塵部に流入する。集塵部で塵埃を除去された気流は前面に設けた流出口を介して流出する。集塵部から流出した気流は電動送風機を通過し、本体筐体の前部に配した排気口を介して排気される。

また本発明は、上記構成の掃除ロボットにおいて、前記電動送風機と前記排気口との間の流路内にイオンを放出するイオン発生装置を備えたことを特徴としている。この構成によると、本体筐体が移動しながらイオン発生装置が駆動されると、イオンを含む気流が排気口から送出される。これにより、室内の隅々にイオンが行き渡り、室内の除菌や脱臭が行われる。

また本発明は、上記構成の掃除ロボットにおいて、前記本体筐体が帰還して前記本体筐体内に設けたバッテリーの充電を行う充電台を備え、前記本体筐体の帰還状態で前記イオン発生装置及び前記電動送風機の駆動によって前記排気口から前記充電台の方向にイオンを含む気流を送出できることを特徴としている。

この構成によると、掃除が終了すると本体筐体が充電台に帰還して本体筐体内のバッテリーが充電される。通常、充電台は室内の側壁に沿って設置される。充電中や充電終了時にイオン発生装置及び電動送風機が駆動されると、排気口からイオンを含む気流が充電台の方向の斜め上方に送出される。イオンを含む気流は室内の側壁に沿って上昇し、天井壁や対向する側壁に沿って流通する。これにより、室内にイオンを含む気流が行き渡る。

本発明によると、本体筐体の上面に設けた排気口から上方に向けて排気するので、床面の塵埃の巻き上げを防止して室内の清浄度を向上することができる。

本発明の実施形態の掃除ロボットを示す斜視図本発明の実施形態の掃除ロボットを示す側面断面図本発明の実施形態の掃除ロボットの集塵部を取り外した状態を示す側面断面図本発明の実施形態の掃除ロボットのモータユニットを示す斜視図本発明の実施形態の掃除ロボットのモータユニットを示す正面図本発明の実施形態の掃除ロボットのモータユニットを示す上面図本発明の実施形態の掃除ロボットのモータユニットを示す側面図

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は一実施形態の掃除ロボットを示す斜視図である。掃除ロボット１はバッテリー１４により駆動輪２９（いずれも図２参照）を駆動して自走する平面視円形の本体筐体２を有している。本体筐体２の上面には集塵部３０（図２参照）を出し入れする際に開閉する蓋部３が設けられる。

図２は掃除ロボット１の側面断面図を示している。本体筐体２には底面から突出する一対の駆動輪２９が配される。駆動輪２９の回転軸は本体筐体２の中心線Ｃ上に配置される。駆動輪２９の両輪が同一方向に回転すると本体筐体２が進退し、逆方向に回転すると本体筐体２が中心線Ｃの回りに回転する。

掃除を行う際に移動方向の前方となる本体筐体２の前部には吸込口６が下面に設けられる。吸込口６は本体筐体２の底面に凹設した凹部８の開放面によって床面Ｆに面して形成される。凹部８内には水平な回転軸で回転する回転ブラシ９が配され、凹部８の両側方には垂直な回転軸で回転するサイドブラシ１０が配される。

凹部８の前方にはローラー形状の前輪２７が設けられる。本体筐体２の後端には自在車輪から成る後輪２６が設けられる。後述するように、本体筐体２は中心に配した駆動輪２９に対して前後方向に重量が配分され、前輪２７が床面Ｆから離れて回転ブラシ９、駆動輪２９及び後輪２６が床面Ｆに接地して掃除が行われる。前輪２７は進路上に現れた段差に接地し、本体筐体２が段差を容易に乗り越えられるようになっている。

本体筐体２の周面の後端にはバッテリー１４の充電を行う充電端子４が設けられる。本体筐体２は自走して室内に設置される充電台４０に帰還し、充電台４０に設けた端子部４１に充電端子４が接してバッテリー１４を充電する。商用電源に接続される充電台４０は通常、室内の側壁Ｓに沿って設置される。

本体筐体２内には塵埃を集塵する集塵部３０が配される。集塵部３０は本体筐体２に設けた集塵室３９内に収納される。集塵室３９は四方の周面及び底面が覆われた隔離室を形成し、前壁を除く各壁面は閉塞されている。集塵室３９の前壁には凹部８に連通する第１吸気路１１及び凹部８の上方に配して後述するモータユニット２０に連通する第２吸気路１２が導出される。

集塵部３０は本体筐体２の中心線Ｃ上に配置され、図３に示すように本体筐体２の蓋部３を開いて出し入れすることができる。集塵部３０は有底筒状の集塵容器３１の上面にフィルタ３３を有する上部カバー３２が取り付けられる。上部カバー３２は可動の係止部３２ａにより集塵容器３１に係止され、係止部３２ａの操作によって集塵容器３１から取り外すことができる。これにより、集塵容器３１に堆積した塵埃を廃棄することができる。

集塵容器３１の周面には先端に流入口３４ａを開口して第１吸気路１１に連通する流入路３４が導出される。集塵容器３１内には流入路３４に連続して屈曲により下方に気流を導く流入部３４ｂが設けられる。上部カバー３２の周面には先端に流出口３５ａを開口して第２吸気路１２に連通する流出路３５が導出される。

流入口３４ａ及び流出口３５ａの周囲には集塵室３９の前壁に密接するパッキン（不図示）が設けられる。これにより、集塵部３０を収納した集塵室３９内が密閉される。集塵室３９の前壁は傾斜面に形成され、集塵部３０の出し入れ時の摺動によるパッキンの劣化を防止することができる。

本体筐体２内の集塵室３９の後方の上部には制御基板１５が配される。制御基板１５は掃除ロボット１の各部を制御する制御回路が設けられる。集塵室３９の後方の下部には着脱自在のバッテリー１４が配される。バッテリー１４は充電端子４を介して充電台４０から充電され、制御基板１５、駆動輪２９、回転ブラシ９、サイドブラシ１０及び電動送風機２２等の各部に電力を供給する。

本体筐体２の前部にはモータユニット２０が配置される。図４、図５、図６、図７はモータユニット２０の斜視図、上面図、正面図及び側面図をそれぞれ示している。モータユニット２０は樹脂成形品のハウジング２１とハウジング２１内に収納される電動送風機２２とを備えている。電動送風機２２はモータケース２２ａで覆われたターボファンにより形成される。

電動送風機２２のモータケース２２ａには軸方向の一端に吸気口（不図示）が開口し、周面の２箇所に排気口（不図示）が開口する。ハウジング２１の前面にはモータケース２２ａの吸気口に対向して開口部２３が設けられる。ハウジング２１の電動送風機２２の両側方にはモータケース２２ａの各排気口にそれぞれ連通する第１排気路２４ａ及び第２排気路２４ｂが設けられる。第１、第２排気路２４ａ、２４ｂは本体筐体２の上面に設けた排気口７（図２参照）に連通する。

これにより、電動送風機２２を含む気流の流路が集塵室３９の前方に集約して本体筐体２の前部に配置される。このため、制御基板１５及びバッテリー１４が集塵室３９の後方に集約して本体筐体２の後部に配置され、配線等を削減して本体筐体２の小型化を図ることができる。また、気流の流路が制御基板１５から離れるため、気流が漏れた際に制御基板１５への塵埃の付着を低減して制御回路の故障を低減することができる。

また、重量の大きい電動送風機２２及びバッテリー１４を本体筐体２の前後に分散して配置するので、本体筐体２の前後方向にバランスして重量が配分される。このため、回転ブラシ９、駆動輪２９及び後輪２６が接地して本体筐体２が進退し、回転ブラシ９または後輪２６が階段等によって接地面から外れた際に本体筐体２の落下を防止することができる。

この時、集塵部３０が中心線Ｃ上に配されるため、塵埃の集塵及び廃棄によって集塵部３０の重量が変化しても本体筐体２の重量バランスを維持することができる。尚、電動送風機２２の重量が大きいため、制御基板１５及びバッテリー１４を本体筐体２の後部に配置することによってより良好な重量バランスにすることができる。

第１排気路２４ａには一対の電極２８ａを有したイオン発生装置２８が配される。電極２８ａには交流波形またはインパルス波形から成る電圧が印加され、電極２８ａのコロナ放電により生成されたイオンが第１排気路２４ａに放出される。

一方の電極２８ａには正電圧が印加され、コロナ放電による水素イオンが空気中の水分と結合して主としてＨ^＋（Ｈ_２Ｏ）ｍから成るプラスイオンを発生する。他方の電極２８ａには負電圧が印加され、コロナ放電による酸素イオンが空気中の水分と結合して主としてＯ_２ ⁻（Ｈ_２Ｏ）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^＋（Ｈ_２Ｏ）ｍ及びＯ_２ ⁻（Ｈ_２Ｏ）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。

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Ｈ_２Ｏ_２（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。従って、プラスイオン及びマイナスイオンを発生して排気口７（図２参照）から送出することにより室内の除菌及び脱臭を行うことができる。

Ｈ^＋(Ｈ_２Ｏ)ｍ＋Ｏ_２ ⁻(Ｈ_２Ｏ)ｎ→・ＯＨ＋1/2Ｏ_２＋(ｍ＋ｎ)Ｈ_２Ｏ・・・（１）
Ｈ^＋(Ｈ_２Ｏ)ｍ＋Ｈ^＋(Ｈ_２Ｏ)ｍ’＋Ｏ_２ ⁻(Ｈ_２Ｏ)ｎ＋Ｏ_２ ⁻(Ｈ_２Ｏ)ｎ’
→ 2・ＯＨ＋Ｏ_２＋(ｍ＋ｍ'＋ｎ＋ｎ')Ｈ_２Ｏ・・・（２）
Ｈ^＋(Ｈ_２Ｏ)ｍ＋Ｈ^＋(Ｈ_２Ｏ)ｍ’＋Ｏ_２ ⁻(Ｈ_２Ｏ)ｎ＋Ｏ_２ ⁻(Ｈ_２Ｏ)ｎ’
→ Ｈ_２Ｏ_２＋Ｏ_２＋(ｍ＋ｍ'＋ｎ＋ｎ')Ｈ_２Ｏ・・・（３）

また、第１排気路２４ａの下部には前面を開口した戻り口２５が設けられる。戻り口２５はハウジング２１の前面に突出する突出部２５ａにより上方を覆われ、開口面を凹部８（図２参照）の壁面に沿った曲面に形成される。これにより、戻り口２５は凹部８の壁面に設けた孔部（不図示）を介して凹部８内に臨み、第１排気路２４ａを流通するイオンを含む気流の一部が吸気側に導かれる。

上記構成の掃除ロボット１において、掃除運転が指示されると、電動送風機２２、イオン発生装置２８、駆動輪２９、回転ブラシ９及びサイドブラシ１０が駆動される。これにより、本体筐体２は回転ブラシ９、駆動輪２９及び後輪２６が床面Ｆに接地して所定の範囲を自走し、吸込口６から床面Ｆの塵埃を含む気流が吸い込まれる。この時、回転ブラシ９の回転によって床面Ｆ上の塵埃が掻き上げられて凹部８内に導かれる。また、サイドブラシ１０の回転によって吸込口６の側方の塵埃が吸込口６に導かれる。

吸込口６から吸い込まれた気流は矢印Ａ１に示すように第１吸気路１１を後方に流通し、流入口３４ａを介して集塵部３０に流入する。集塵部３０に流入した気流はフィルタ３３により塵埃を捕集され、流出口３５ａを介して集塵部３０から流出する。これにより、集塵容器３１内に塵埃が集塵して堆積する。集塵部３０から流出した気流は矢印Ａ２に示すように第２吸気路１２を前方に流通し、開口部２３を介してモータユニット２０の電動送風機２２に流入する。

電動送風機２２を通過した気流は第１排気路２４ａ及び第２排気路２４ｂを流通し、第１排気路２４ａを流通する気流にはイオンが含まれる。そして、本体筐体２の上面に設けた排気口７から矢印Ａ３に示すように上方後方に向けて斜め方向にイオンを含む気流が排気される。これにより、室内の掃除が行われるとともに、自走する本体筐体２の排気に含まれるイオンが室内に行き渡って室内の除菌や脱臭が行われる。この時、排気口７から上方に向けて排気するので、床面Ｆの塵埃の巻き上げを防止して室内の清浄度を向上することができる。

第１排気路２４ａを流通する気流の一部は矢印Ａ４に示すように戻り口２５を介して凹部８に導かれる。このため、吸込口６から第１吸気路１１に導かれる気流内にイオンが含まれる。これにより、集塵部３０の集塵容器３１やフィルタ３３の除菌及び脱臭を行うことができる。

また、駆動輪２９の両輪を互いに逆方向に回転すると本体筐体２が中心線Ｃを中心に回転して向きを変える。これにより、所望の範囲全体に本体筐体２を自走させるとともに障害物を避けて自走させることができる。尚、駆動輪２９の両輪を前進時に対して反転して本体筐体２を後退させてもよい。

掃除が終了すると、本体筐体２は自走して充電台４０に帰還する。これにより、充電端子４が端子部４１に接してバッテリー１４が充電される。

また、設定によって本体筐体２の帰還状態でバッテリー１４の充電中や充電終了後に電動送風機２２及びイオン発生装置２８を駆動することができる。これにより、排気口７から上方後方にイオンを含む気流が送出される。充電端子４が本体筐体２の後端に設けられるため、イオンを含む気流は充電台４０の方向に流通して側壁Ｓに沿って上昇する。該気流は室内の天井壁及び対向する側壁に沿って流通する。従って、イオンが室内全体に行き渡り、除菌効果や脱臭効果を向上させることができる。

本実施形態によると、本体筐体２の上面に設けた排気口７から上方に向けて排気するので、床面Ｆの塵埃の巻き上げを防止して室内の清浄度を向上することができる。

また、排気口７を本体筐体２の前部に配置して排気口７から斜め後方に排気したので、本体筐体２の後端で排気の気流が床面Ｆから離れて流通する。これにより、床面Ｆの塵埃の巻き上げを確実に防止することができる。また、例えば進行方向の前方に向かって排気すると、本体筐体２がベッドのような高さの低い所に進入した際に排気により前方の塵埃が巻き上げられて飛散する。従って、斜め後方に排気することにより、前方の塵埃の巻上げを防止することができる。

また、集塵部３０が流入口３４ａと流出口３５ａとを前面に有し、吸込口６、電動送風機２２及び排気口７を集塵部３０の前方に配置したので、排気口７を本体筐体２の前部に容易に配置することができる。

また、電動送風機２２と排気口７との間の第１排気路２４ａ内にイオンを放出するイオン発生装置２８を設けたので、排気口７から室内にイオンを送出して室内の除菌や脱臭を行うことができる。

また、本体筐体２が充電台４０に帰還した帰還状態でイオン発生装置２８及び電動送風機２２を駆動し、排気口７から充電台４０の方向にイオンを含む気流を送出できる。これにより、通常、充電台４０が室内の側壁Ｓに沿って配置され、イオンを含む気流が側壁Ｓ、天井壁、対向する側壁に沿って流通する。従って、イオンが室内全体に行き渡り、除菌効果や脱臭効果を向上させることができる。

本発明によると、床面上を自走する掃除ロボットに利用することができる。

１掃除ロボット
２本体筐体
３蓋部
４充電端子
６吸込口
７排気口
８凹部
９回転ブラシ
１０サイドブラシ
１１第１吸気路
１２第２吸気路
１４バッテリー
１５制御基板
２０モータユニット
２１ハウジング
２２電動送風機
２３開口部
２４ａ第１排気路
２４ｂ第２排気路
２５戻り口
２８イオン発生装置
２９駆動輪
３０集塵部
３１集塵容器
３２上部カバー
３３フィルタ
３４流入路
３５流出路
４０充電台
４１端子部

Claims

下面に吸込口を開口して上面に排気口を開口するとともに床面上を自走する本体筐体と、前記本体筐体内に配される電動送風機と、前記電動送風機の駆動によって前記吸込口から吸い込まれた気流の塵埃を集塵する集塵部とを備え、掃除時に移動方向の前方となる前記本体筐体の前部に前記排気口を配置し、塵埃を除去した気流を前記排気口から上方の斜め後方に向けて排気することを特徴とする掃除ロボット。
前記集塵部が前記吸込口に連通する気流の流入口と前記電動送風機に連通する気流の流出口とを前面に有し、前記吸込口、前記電動送風機及び前記排気口を前記集塵部の前方に配置したことを特徴とする請求項１に記載の掃除ロボット。
前記電動送風機と前記排気口との間の流路内にイオンを放出するイオン発生装置を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の掃除ロボット。
前記本体筐体が帰還して前記本体筐体内に設けたバッテリーの充電を行う充電台を備え、前記本体筐体の帰還状態で前記イオン発生装置及び前記電動送風機の駆動によって前記排気口から前記充電台の方向にイオンを含む気流を送出できることを特徴とする請求項３に記載の掃除ロボット。