特開 2017-225852 自走式掃除機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-225852(P2017-225852A)

(43)【公開日】2017年12月28日

(54)【発明の名称】自走式掃除機

(51)【国際特許分類】

   A47L 9/28 20060101AFI20171201BHJP

   A47L 9/22 20060101ALI20171201BHJP

【ＦＩ】

   A47L9/28 E

   A47L9/22

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-169479(P2017-169479)

(22)【出願日】2017年9月4日

(62)【分割の表示】特願2016-59697(P2016-59697)の分割

【原出願日】2012年1月17日

(71)【出願人】

【識別番号】000005049

【氏名又は名称】シャープ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100160783

【弁理士】

【氏名又は名称】堅田 裕之

(72)【発明者】

【氏名】吉田 長司

(72)【発明者】

【氏名】矢戸 佑毅

【テーマコード（参考）】

3B057

【Ｆターム（参考）】

3B057DA00

3B057DA01

3B057DA09

3B057DE01

3B057DE06

(57)【要約】

【課題】筐体を大型化して内部に新たな冷却風路を設けることなく回転ブラシの駆動モータを冷却することができる自走式掃除機を提供すること。
【解決手段】吸込口と排気口とを有する自走可能な筐体と、吸込口に回転可能に設けられた回転ブラシと、回転ブラシを回転させる駆動モータと、床面上の空気を塵埃と共に吸込口から筐体内に吸引しかつ塵埃が除去された空気を排気口から外部に排出するための送風部とを備え、前記駆動モータ及び前記送風部は、前記筐体の内部に配置され、塵埃が除去された空気の一部によって駆動モータを冷却するように構成された自走式掃除機。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸込口と排気口とを有する自走可能な筐体と、
前記吸込口に設けられた回転ブラシと、
筐体の前後方向中間に前記筐体が床面を自走するために設けられた一対の駆動輪と、
前記筐体に内蔵され、前記回転ブラシを回転させる駆動モータと、
床面上の空気を塵埃と共に前記吸込口から筐体内に吸引しかつ塵埃が除去された空気を前記排気口から外部に排出するための送風部とを備え、
前記送風部は、ハウジングと前記ハウジングに収納される電動送風機とを有し、
前記ハウジングは、筐体内に開口し前記電動送風機で発生した気流を流出させる通風口を有し、
前記流出した気流は、前記通風口に対向する近傍位置に配された部材に当たって、前記駆動モータを冷却した後、前記筐体の隙間や貫通孔から筐体外部へ排出されることを特徴とする自走式掃除機。

【請求項2】

前記駆動モータは前記回転ブラシの左右両端の一方の近傍に配置され、
前記通風口は、前記ハウジングにおける前記駆動モータが配置される側に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の自走式掃除機。

【請求項3】

筐体底部に設けられ、回転軸を中心に回転するサイドブラシを備え、
前記回転軸は動力伝達機構を介して前記駆動モータと連結され、
前記通風口と前記駆動モータとは筐体内前方の空間に配されることを特徴とする請求項１または２に記載の自走式掃除機。

【請求項4】

前記サイドブラシは、筐体前方底部の左右両側に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の自走式掃除機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、自走式掃除機に関する。さらに詳しくは、筐体の底面に回転ブラシを備えた自走式掃除機に関する。

【背景技術】

【0002】

床面を清掃するための自走式掃除機として、特許文献１には、掃除機本体と、掃除機本体の下部に水平軸心回りに回転可能に連結されたアタッチメントとを備えた自走式掃除機が提案されている。この自走式掃除機において、吸込口から吸込部内の空間、ダクト、掃除機本体内に設けられた集塵室、および送風機を経て、掃除機本体の前面に設けられた排気口に至る送風路が設けられている。また、アタッチメントのカバーケース内に自走ユニットが配置されると共に、自走ユニットの前方に回転ブラシを備えた吸込口を有する吸込部が設けられている。

【0003】

自走ユニットは、上面に通気口を有するケースと、ケースの下部に配置された左右一対の車輪と、各車輪を減速装置を介して正転方向と逆転方向に駆動する２台のモータとを備えており、冷却風路にて吸込部と接続されている（図３参照）。この第１の構成によれば、吸込口から床面上の塵埃を含む空気を吸い込んで集塵室で塵埃を捕集する掃除動作時には、吸込部の内部空間が負圧となるため、モータの熱によって暖められた自走ユニット内の空気が冷却風路を通って吸込部内に引き込まれると共に、外気が通気口から自走ユニット内に吸い込まれる。この結果、自走ユニット内に熱がこもることが防止されると共に、モータ、減速装置および車輪が冷却されてこれらの耐久性が高められるとされている。

【0004】

また、特許文献１には、自走式掃除機の変形例として、掃除機本体の排気口と自走ユニットの内部空間とを冷却風路にて接続する第２の構成が示されている（図５参照）。この構成によれば、掃除動作時に排気口から排出される気流が冷却風路を通って自走ユニット内に流れ込んだ後、通気口から排出される。そのため、第１の構成と同様に、自走ユニット内で熱がこもることが防止されるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平７−３０８２６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の自走式掃除機は、ユーザーが取っ手を握って掃除機本体を支えながら自走ユニットを走行させて床面上を掃除する掃除機であるが、最近ではユーザーの手を全く介さず自ら判断して床面上を自走しながら掃除する自走式掃除機、すなわち、充電式の掃除ロボットが市販されている。

【0007】

掃除ロボットは、一般に、底面に吸込口を有する自走可能な円盤形筐体と、吸込口に回転可能に設けられた回転ブラシと、回転ブラシを回転させる駆動モータと、吸込口から空気と共に吸い込まれた床面上の塵埃を捕集する集塵部と、集塵部を負圧にする電動送風機とを備えており、回転ブラシが高速回転することにより床面上の塵埃を吸込口に掻き込みながら吸引するように構成されている。そのため、回転ブラシの駆動モータが発熱し易く、熱によって駆動モータが故障する、あるいは駆動モータの寿命が短くなるという問題がある。

【0008】

一方、特許文献１には、自走式掃除機の回転ブラシを高速で回転させる駆動モータが吸込部内に設けられていること、および回転ブラシの駆動モータが発熱して故障が生じたり寿命が短くなるという問題は示されていない。また、特許文献１の自走式掃除機では、冷却風路を筐体内に設けており、装置が大型化するという問題があった。

【0009】

本発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであり、筐体を大型化して内部に新たな冷却風路を設けることなく回転ブラシの駆動モータを冷却することができる自走式掃除機を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

かくして、本発明によれば、吸込口と排気口とを有する自走可能な筐体と、
吸込口に回転可能に設けられた回転ブラシと、
回転ブラシを回転させる駆動モータと、
床面上の空気を塵埃と共に吸込口から筐体内に吸引しかつ塵埃が除去された空気を排気口から外部に排出するための送風部とを備え、
前記駆動モータ及び前記送風部は、前記筐体の内部に配置され、
塵埃が除去された空気の一部によって駆動モータを冷却するように構成され自走式掃除機が提供される。
なお、本発明において「自走式掃除機」とは、底面に吸込口を有すると共に内部に集塵部を有する筐体、筐体を走行させる駆動輪、駆動輪の回転、停止および回転方向等を制御する制御部などを備え、ユーザーの手を離れて自立的に掃除動作する掃除機を意味し、後述の図面を用いた実施形態によって一例が示される。

【0011】

本発明の自走式掃除機は、次のように構成されてもよい。
（１）送風部は、ハウジングと、ハウジング内に収納される電動送風機とを備え、
ハウジングは、塵埃が除去された空気を吸い込む開口部と、筐体の排気口に連通する排気路と、排気路の途中に設けられ筐体内に開口する通風口とを有し、
回転ブラシの駆動モータはハウジングの通風口に対向する近傍位置に配置されており、通風口から駆動モータに向かって塵埃が除去された空気の一部が流出するように構成されてもよい。

【0012】

（２）ハウジングは、筐体が前進する方向を前方とした前後左右上下方向に面する壁面を有し、後面の中央位置に開口部が配置され、後面における開口部の左側と右側のうち少なくとも一方に通風口が配置されていてもよい。

【0013】

（３）ハウジングは、その上面の左右両側に筐体の排気口と連通する第１排気路および第２排気路を有してもよい。

【0014】

（４）第１排気路と第２排気路のうちいずれか一方に、イオン発生装置が配置されていてもよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明の自走式掃除機（掃除ロボット）によれば、塵埃が除去された空気の一部によって回転ブラシの駆動モータを冷却するように構成されているため、熱による駆動モータの故障を防止できると共に、駆動モータの耐久期間（寿命）を延ばすことができる。

【0016】

また、前記構成（１）によれば、送風部のハウジング内部の排気路の途中に筐体内に開口する通風口を設けることによって、排気路を冷却風路として利用して通風口から駆動モータに向かって塵埃が除去された空気の一部が流出させることができるため、筐体内に新たな冷却風路を設ける必要がない。この結果、送風部の構造が複雑化しコストアップする
ことがなく、かつ筐体を大型化することもない。

【0017】

また、前記構成（２）によれば、送風部のハウジングの左面側と右面側の少なくとも一方の近傍位置に通風口が配置されるため好都合となる。つまり、回転ブラシを回転させるために、駆動モータは回転ブラシの左右両端の一方の近傍位置に配置されるのが好ましいため、駆動モータは筐体内の左右一方側に配置されることになり、前記構成（２）によれば駆動モータの位置の近傍に通風口が配置されるため好都合となる。

【0018】

また、前記構成（３）によれば、送風部のハウジングの第１排気路および第２排気路と連通するように筐体の左側から右側に亘って長い排気口を形成することができ、これによって左右方向に長い排気口から塵埃が除去された空気を外部に排出することができるため、排気抵抗を低減することができ、この結果、送風部により吸込口から塵埃を吸引する吸引力を高めることができる。

【0019】

また、前記構成（４）によれば、第１排気路と第２排気路のうち、通風口と連通していない一方から排気口を介してイオンを含む空気を外部に放出することができる。すなわち、イオンを含む空気を、無駄に筐体内に放出せずに、室内の消臭および除菌のために有効利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態１に係る自走式掃除機の斜視図である。

【図2】図１に示される自走式掃除機のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図3】図１に示される自走式掃除機の底面図である。

【図4】筐体の蓋部が開放され集塵部が取り出された状態を示す図２対応図である。

【図5】図１に示される自走式掃除機の筐体の天板および制御基板等を取り外した分解状態を示す斜視図である。

【図6】図１に示される自走式掃除機の電気的な構成を示すブロック図である。

【図7】回転ブラシの駆動モータをさらに取り外した分解状態を示す図５対応図である。

【図8】図１に示される自走式掃除機における排気路用ダクトが取り付けられたモータユニットを示す斜視図である。

【図9】図１に示される自走式掃除機のモータユニットを示す斜視図である。

【図10】図１に示される自走式掃除機のモータユニットを示す平面図である。

【図11】図１に示される自走式掃除機のモータユニットを示す正面図である。

【図12】図１に示される自走式掃除機のモータユニットを示す右側面図である。

【図13】実施例１および比較例１における回転ブラシの駆動モータの表面温度の経時変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１は本発明の実施形態１に係る自走式掃除機の斜視図であり、図２は図１に示される自走式掃除機のＡ−Ａ矢視断面図であり、図３は図１に示される自走式掃除機の底面図であり、図４は筐体の蓋部が開放され集塵部が取り出された状態を示す図２対応図であり、図５は図１に示される自走式掃除機の筐体の天板および制御基板等を取り外した状態を示す斜視図であり、図６は図１に示される自走式掃除機の電気的な構成を示すブロック図である。以下、「自走式掃除機」を「掃除ロボット」と言う場合がある。

【0022】

本発明に係る掃除ロボット（自走式掃除機）１は、設置された場所の床面を自走しながら、床面上の塵埃を含む空気を吸い込み、塵埃を除去した空気を排気することにより床面上を掃除する掃除ロボットである。
掃除ロボット１は、円盤形の筐体２を備え、この筐体２の内部および外部に、回転ブラ
シ９、サイドブラシ１０、集塵ボックス３０、電動送風機２２を有する送風部、一対の駆動輪２９、後輪２６および前輪２７、各種センサを含む制御部等の構成要素が設けられている。
この掃除ロボット１において、前輪２７が配置されている部分が前方部、後輪２６が配置されている部分が後方部、集塵ボックス３０が配置されている部分が中間部である。

【0023】

筐体２は、前方部における中間部との境界付近の位置に形成された吸込口６を有する平面視円形の底板２ａと、筐体２に対して集塵ボックス３０を出し入れする際に開閉する蓋部３を中間部に有している天板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の側板２ｃとを備えている。また、底板２ａには前輪２７、一対の駆動輪２９および後輪２６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、天板２ｂにおける前方部と中間部との境界付近には排気口７が形成されている。なお、側板２ｃは、前後に二分割されており、側板前部はバンパーとして機能する。

【0024】

また、図４に示されるように、筐体２の内部において、前方部に電動送風機２２を有するモータユニット（送風部）２０、イオン発生装置２５（図５参照）等を収納する前方収納室Ｒ１を有し、中間部に集塵ボックス３０を収納する中間収納室Ｒ２を有し、後方部に制御部の制御基板１５、バッテリー１４、充電端子４等を収納する後方収納室Ｒ３を有し、前方部と中間部との境界付近に吸引路１１および排気路１２を有している。吸引路１１は吸込口６と中間収納室Ｒ２とを連通し、排気路１２は中間収納室Ｒ２と前方収納室Ｒ１とを連通している。なお、これらの各収納室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、吸引路１１および排気路１２は、筐体２の内部に設けられてこれらの空間を構成する仕切り壁３９によって仕切られている。

【0025】

一対の駆動輪２９は、平面視円形の筐体２の中心を通る中心線Ｃと直角に交わる一対の回転軸に固定されており、一対の駆動輪２９が同一方向に回転すると筐体２が進退し、各駆動輪２９が逆方向に回転すると筐体２が中心線Ｃの回りに回転する。
一対の回転軸は、図示しない一対の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、各モータは筐体の底板２ａ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。

【0026】

前輪２７はローラからなり、進路上に現れた段差に接地し、筐体２が段差を容易に乗り越えられるよう、駆動輪２９が接地する床面Ｆから少し浮き上がるよう筐体２の底板２ａの一部に回転可能に設けられている。
後輪２６は自在車輪からなり、駆動輪２９が接地する床面Ｆと接地するよう筐体２の底板２ａの一部に回転可能に設けられている。
このように、筐体２に対して前後方向中間に一対の駆動輪２９を配置し、前輪２７を床面Ｆから浮かせ、掃除ロボット１の重量を一対の駆動輪２９と後輪２６によって支持できるよう、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２７によって遮ることなく吸込口６に導くことができる。

【0027】

吸込口６は、床面Ｆに対面するよう筐体２の底面（底板２ａの下面）に形成された凹部８の開放面である。この凹部８内には、筐体２の底面と平行な第１軸心廻りに回転する回転ブラシ９が設けられており、凹部８の左右両側には筐体２の底面と垂直な第２回転軸心廻りに回転するサイドブラシ１０が設けられている。回転ブラシ９は、回転軸であるローラの外周面に螺旋状にブラシを植設することにより形成されている。サイドブラシ１０は、回転軸の下端にブラシ束を放射状に設けることにより形成されている。回転ブラシ９の回転軸および一対のサイドブラシ１０の回転軸は、筐体２の底板２ａの一部に枢着されると共に、その付近に設けられた駆動モータＭ（図５参照）とプーリおよびベルト等を含む動力伝達機構を介して連結されている。

【0028】

図３に示されるように、筐体２の底面と前輪２７との間には床面Ｆを検知する床面検知センサ１３が配置され、左右の駆動輪２９の側部前方には同様の床面検知センサ１９が配置されている。床面検知センサ１３によって下り階段を検知すると、その検知信号が制御部に送信され、制御部が両駆動輪２９が停止するよう制御する。また、床面検知センサ１３が故障した場合、床面検知センサ１９が下り階段を検知して両駆動輪２９を停止することができるため、掃除ロボット１の下り階段への落下が防止されている。また、床面検知センサ１９が、下り階段を検知すると、その検知信号が制御部に送信され、制御部が駆動輪２９に下り階段を回避して走行するように制御してもよい。

【0029】

制御基板１５には、掃除ロボット１における駆動輪２９、回転ブラシ９、サイドブラシ１０、電動送風機２２等の各要素を制御する制御回路が設けられている。
筐体２の側板２ｃの後端には、バッテリー１４の充電を行う充電端子４が設けられている。室内を自走しながら掃除する掃除ロボット１は、室内に設置されている充電台４０に帰還する。これにより、充電台４０に設けられた端子部４１に充電端子４が接触し、バッテリー１４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４０は、通常、室内の側壁Ｓに沿って設置される。
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、電動送風機２２、各種センサ等の各要素に電力を供給する。

【0030】

集塵ボックス３０は、通常、筐体２内における両駆動輪２９の回転軸の軸心よりも上方の中間収納室Ｒ２内に収納されており、集塵ボックス３０内に捕集された塵埃を廃棄する際は、図４に示されるように、筐体２の蓋部３を開いて集塵ボックス３０を出し入れすることができる。
集塵ボックス３０は、開口部を有する集塵容器３１と、集塵容器３１の開口部を覆うフィルタ部３３と、フィルタ部３３と集塵容器３１の開口部とを覆うカバー部３２とを備えている。カバー部３２およびフィルタ部３３は、集塵容器３１の前側の開口端縁に回動可能に軸支されている。
集塵容器３１の側壁前部には、集塵ボックス３０が筐体２の中間収納室Ｒ２内に収納された状態において、筐体２の吸引路１１と連通する流入路３４と、筐体２の排気路１２と連通する排出路３５とが設けられている。

【0031】

掃除ロボット１全体の動作制御を行う制御部は、図６に示されるように、ＣＰＵ１５ａおよびその他の図示しない電子部品で構成された制御回路を有する制御基板１５と、走行マップ１８ａを記憶する記憶部１８、電動送風機２２を駆動するためのモータドライバ２２ａ、駆動輪２９の走行モータ５１を駆動するためのモータドライバ５１ａ、筐体２内の排気口７付近に回動可能に設けられたルーバー１７およびそれを駆動するための制御ユニット１７ａ、臭いセンサ５２およびその制御ユニット５２ａ、湿度センサ５３およびその制御ユニット５３ａ、人感センサ５４およびその制御ユニット５４ａ、接触センサ５５およびその制御ユニット５５ａ等を備えて構成される。

【0032】

ＣＰＵ１５ａは中央演算処理装置であり、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２２ａ、５１ａおよび制御ユニット１７ａに個別に制御信号を送信し、電動送風機２２、走行モータ５１およびルーバー１７を駆動制御して、一連の掃除運転およびイオン放出運転を行う。
また、ＣＰＵ１５ａは、ユーザーによる掃除ロボット１の動作に係る条件設定を操作パネル（図示省略）から受け付けて記憶部１８に記憶させる。この記憶部１８は、掃除ロボット１の設置場所周辺の走行マップ１８ａを記憶することができる。走行マップ１８ａは、掃除ロボット１の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１自体が掃除運転中に自動的に記録することができる。

【0033】

臭いセンサ５２は、筐体２の外部周辺の臭いを検知する。臭いセンサ５２としては、例えば、半導体式や接触燃焼式の臭いセンサを用いることができる。掃除ロボット１の外部周辺の臭いを検知するために、例えば、筐体２の側板２ｃまたは天板２ｂから外部へ露出した状態で臭いセンサ５２が配置される。ＣＰＵ１５ａは制御ユニット５２ａを介して臭いセンサ５２と接続されており、臭いセンサ５２からの出力信号に基づいて筐体２の外部周辺の臭い情報を得る。

【0034】

湿度センサ５３は、筐体２の外部周辺の湿度を検知する。湿度センサ５３としては、例えば、高分子感湿材料を用いた静電容量式や電気抵抗式の湿度センサを用いることができる。掃除ロボット１の外部周辺の相対湿度を検知するために、例えば、筐体２の側板２ｃまたは天板２ｂから外部へ露出した状態で湿度センサ５３が配置される。ＣＰＵ１５ａは制御ユニット５３ａを介して湿度センサ５３と接続されており、湿度センサ５３からの出力信号に基づいて筐体２の外部周辺の湿度情報を得る。

【0035】

なお、走行マップ１８ａには、掃除ロボット１が設置される設置場所における所定閾値以上の臭気が漂う箇所および所定閾値以上に湿気が高い箇所が特定箇所として予め記憶されていてもよい。このようにすれば、ＣＰＵ１５ａがこの特定箇所を筐体２の周辺環境に基づいて定めた箇所であると判断することができる。つまり、走行マップ１８ａが、臭いセンサ５２および湿度センサ５３と同様に、筐体２の周辺環境を検知する環境検知装置としての役割を果たすことになる。

【0036】

人感センサ５４としては、例えば、赤外線、超音波、可視光等によって人の存在を検知する人感センサを用いることができる。掃除ロボット１の外部周辺の人の存在を検知するために、例えば、筐体２の側板２ｃまたは天板２ｂから外部へ露出した状態で人感センサ５４が配置される。ＣＰＵ１５ａは制御ユニット５４ａを介して人感センサ５４と接続されており、人感センサ５４からの出力信号に基づいて筐体２の外部周辺の人の存在情報を得る。

【0037】

接触センサ５５は、掃除ロボット１が走行時に障害物と接触したことを検知するために、例えば、筐体２の側板２ｃの前部に配置される。ＣＰＵ１５ａは制御ユニット５５ａを介して接触センサ５５と接続されており、接触センサ５５からの出力信号に基づいて筐体２の外部周辺の障害物の存在情報を得る。

【0038】

このように構成された掃除ロボット１において、掃除運転の指令により、電動送風機２２、イオン発生装置２５、駆動輪２９、回転ブラシ９およびサイドブラシ１０が駆動する。これにより、回転ブラシ９、サイドブラシ１０、駆動輪２９および後輪２６が床面Ｆに接地した状態で、筐体２は所定の範囲を自走しながら吸込口６から床面Ｆの塵埃を含む空気を吸い込む。このとき、回転ブラシ９の回転によって床面Ｆ上の塵埃は掻き上げられて吸込口６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。

【0039】

吸込口６から筐体２内に吸い込まれた塵埃を含む空気は、図２の矢印Ａ１に示されるように、筐体２の吸引路１１を通り、集塵ボックス３０の流入路３４を通って集塵容器３１内に流入する。集塵容器３１内に流入した気流は、フィルタ部３３を通過してフィルタ部３３とカバー部３２との間の空間５０に流入し、排出路３５を通って筐体２の排気路１２へ排出される。この際、集塵容器３１内の気流に含まれる塵埃はフィルタ部３３によって捕獲されるため、集塵容器３１内に塵埃が堆積する。

【0040】

集塵ボックス３０から筐体２の排気路１２へ流入した気流は、図２の矢印Ａ２に示されるように前方収納室Ｒ１へ流入し、第１排気路２４ａおよび第２排気路２４ｂを流通する（図９参照）。後述するが、第２排気路２４ｂを流通する気流にはイオン発生装置２５が放出するイオンが含まれる。そして、筐体２の上面に設けた排気口７から、図２の矢印Ａ３に示されるように、後方の斜め上方にイオンを含む気流が排気される。これにより、床面Ｆ上の掃除が行われると共に、掃除ロボット１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る。このとき、排気口７から後方の斜め上方に向けて排気するので、床面Ｆの塵埃の巻き上げが防止され、室内の清浄度を向上することができる。なお、イオン発生装置２５から放出されるイオンは、負イオンと正イオンのどちらか一方、又はその両方でもよい。負イオンと正イオンの両方を放出する場合、特に優れた空気の浄化、殺菌あるいは消臭の効果がある。
また、後述するが、第２排気路２４ｂを流通する気流の一部は、凹部８に導かれてもよい。このようにすれば、吸込口６から吸引路１１に導かれる気流内にイオンが含まれるため、集塵ボックス３０の集塵容器３１内およびフィルタ部３３の除菌および脱臭を行うことができる。

【0041】

また、掃除ロボット１は、左右の駆動輪２９が同一方向に正回転して前進し、同一方向に逆回転して後退し、互いに逆方向に回転することにより中心線Ｃを中心に旋回する。例えば、掃除ロボット１は、掃除領域の周縁に到達した場合および進路上の障害物に衝突した場合、駆動輪２９が停止し、左右の駆動輪２９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１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することができる。

【0042】

また、掃除ロボット１は、左右の駆動輪２９と後輪２６の３点で接地しており、前進時に急停止しても後輪２６が床面Ｆから浮き上がらないようなバランスで重量配分されている。そのため、掃除ロボット１が前進中に下り階段の手前で急停止し、それによって掃除ロボット１が前のめりに傾いて下り階段へ落下するということが防止されている。なお、駆動輪２９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をホイールに嵌め込んで形成されている。
また、集塵ボックス３０が駆動輪２９の回転軸の上方に配置されているため、集塵によって重量が増加しても掃除ロボット１の重量バランスが維持される。

【0043】

掃除ロボット１は、環境検知装置である臭いセンサ５２、湿度センサ５３、走行マップ１８ａおよび人感センサ５４から得られる情報に基づいて独特の動作を実行することができる。例えば、掃除ロボット１は、環境検知装置が検知した周辺環境に基づいて定めた特定箇所に一定時間留まり、排気口７からイオンを含む気流を放出することができる。
掃除ロボット１は、掃除が終了すると充電台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。

【0044】

また、掃除ロボット１は、充電台４０に帰還した状態で電動送風機２２およびイオン発生装置２５を駆動することができる。これにより、排気口７から後方の斜め上方にイオンを含む気流が放出され、イオンを含む気流は側壁Ｓに沿って上昇し、室内の天井壁および対向する側壁に沿って流通する。この結果、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。このように、掃除ロボット１は、イオン放出運転を単独で実行することも可能である。

【0045】

掃除ロボット１の上面には操作部が設けられており、操作部によって掃除運転およびイオン放出運転を実行させることができる。また、筐体２内に受信部を設けると共に、受信部に指令信号を発信する送信機を設けてリモコン操作できるようにしてもよい。また、ス
マートフォンと呼ばれる携帯電話からインターネット回線および室内に設けたルーターを介して指令信号を掃除ロボット１に送信して遠隔操作できるようにしてもよい。

【0046】

＜回転ブラシの駆動モータの冷却構造＞
筐体２の内部において、集塵ボックス３０が収納される中間収納室Ｒ２は、仕切り壁３９によって四方の周面および底面が覆われた隔離室であり、前壁を除く各壁面は閉塞されている。中間収納室Ｒ２の前壁には、凹部８に連通する吸引路１１と、凹部８の上方に配置されて後述するモータユニット２０に連通する排気路１２が設けられている。

【0047】

図８は図１に示される自走式掃除機における排気路用ダクトが取り付けられたモータユニットを示す斜視図であり、図９は図１に示される自走式掃除機のモータユニットを示す斜視図であり、図１０は図１に示される自走式掃除機のモータユニットを示す平面図であり、図１１は図１に示される自走式掃除機のモータユニットを示す正面図であり、図１２は図１に示される自走式掃除機のモータユニットを示す右側面図である。

【0048】

送風部であるモータユニット２０は、樹脂成形品であるハウジング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、ターボファン（不図示）と、ターボファンを覆うモータケース２２ａとから構成されている。電動送風機２２のモータケース２２ｂは、その正面に吸気口（不図示）を有すると共に、周面における左右両側に排気口（不図示）を有している。なお、筐体２内にモータユニット２０が組み付けられた状態において、モータユニット２０の正面は筐体２の後方に面しているため、モータユニット２０の正面は組付け状態において後面となっている。よって、図９〜１２を用いたモータユニット２０の説明における「正面」とは、図１〜５においてはモータユニット２の「後面」を意味する。

【0049】

ハウジング２１は、その正面中央位置にモータケース２２ｂの吸気口に対向する開口部２３を有し、左右両側にモータケース２２ｂの各排気口にそれぞれ連通する第１排気路２４ａおよび第２排気路２４ｂを有し、さらに、正面の開口部２３の横（この場合、左横）に通風口２４ｃを有している。第１、第２排気路２４ａ、２４ｂは、筐体２の上面に設けられた排気口７（図２参照）に連通している。すなわち、ハウジング２１は、筐体２が前進する方向を前方とした前後左右上下方向に面する壁面を有し、後面の中央位置に開口部２３が配置され、後面における開口部２３の左側に通風口２４ｃが配置され、上面の左右両側に第１、第２排気路２４ａ、２４ｂが配置されている。

【0050】

また、図８に示されるように、ハウジング２１の開口部２３には排気路１２を構成する排気路用ダクト１２Ａが取り付けられる。この排気路用ダクト１２Ａが取り付けられたモータユニット２０において、通風口２４ｃは排気路用ダクト１２Ａによって覆われていない。
図５と図７に示されるように、回転ブラシ９を回転させる駆動モータＭは、そのシャフトが水平軸心廻りに回転するよう排気路用ダクト１２Ａの横（この場合、左横）に配置されている。これにより、モータユニット２０の通風口２４ｃは駆動モータＭと対向する。

【0051】

このように、電動送風機２２を含む気流の流路が筐体２内の前方収納室Ｒ１に集約して配置されている。このため、制御基板１５およびバッテリー１４を後方収納室Ｒ３に集約して配置することができ、この結果、配線等が削減されて筐体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、流路から漏れた気流に含まれる塵埃が制御基板１５に付着することによって生じる故障を低減することができる。

【0052】

第２排気路２４ｂには一対の電極２８ａを有したイオン発生装置２８が配置されている。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２排気路２４ｂに放出される。

【0053】

また、第２排気路２４ｂの下部には正面を開口した戻り口２５が設けられている。戻り口２５はハウジング２１の正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２排気路２４ｂ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。

【0054】

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およびサイドブラシ１０が駆動される。これにより、筐体２は回転ブラシ９、駆動輪２９および後輪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。

【0055】

吸込口６から吸い込まれた気流は、図２中の矢印Ａ１に示されるように、後方の吸引路１１を通って集塵ボックス３０に流入する。集塵ボックス３０に流入した気流はフィルタ３３により塵埃を捕集された後、集塵ボックス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。集塵ボックス３０から流出した気流は、図２中の矢印Ａ２に示すように、前方の排気路１２を通って開口部２３からモータユニット２０の電動送風機２２に流入する。

【0056】

電動送風機２２を通過した気流は、第１排気路２４ａおよび第２排気路２４ｂを流通し、第２排気路２４ｂを流通する気流にはイオンが含まれる。そして、図２中の矢印Ａ３に示されるように、筐体２の上面の排気口７から後方斜め上に向けて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。

【0057】

第２排気路２４ｂを流通する気流の一部は、図１１中の矢印Ａ４に示されるように、戻り口２５を介して凹部８（図２参照）に導かれる。このため、吸込口６から吸引路１１に導かれる気流内にイオンが含まれる。これにより、集塵ボックス３０の集塵容器３１やフィルタ３３の除菌および脱臭を行うことができる。

【0058】

また、第１排気路２４ａを流通する気流の一部は、通風口２４ｃからハウジング２１の外部へ流出した直後に駆動モータＭに当たり、これにより駆動モータＭが冷却される（図５、図７参照）。なお、駆動モータＭを冷却した気流は、筐体２内の各部品の間をすり抜けて、筐体２内から前輪２７、一対の駆動輪２９および後輪２６を外部へ突出させるために底板２ａに形成された貫通孔や筐体２の隙間等から外部へ排出される。

【0059】

このように、回転ブラシの回転駆動時に生じる駆動モータの熱を、排気される気流の一部を冷却風として利用して除去できるため、駆動モータの熱による故障を防止できると共に、駆動モータの耐久期間（寿命）を延ばすことができる。このような駆動モータの冷却効果は、回転ブラシを高速回転させる場合に特に有効である。また、この冷却風により筐体２内に熱がこもることが防止されるため、他のモータや電子部品にも好影響を与えることができると共に、冷却風を生じさせるための専用のファンや通風路を設ける必要がないため、筐体の大型化とコストアップを回避することができる。

【0060】

なお、本実施形態では、モータユニット２０のハウジング２１の正面左側に通風口２４
ｃおよび回転ブラシ９の駆動モータＭを配置し、モータユニット２０の正面の右側に一対の電極２８ａを有したイオン発生装置２８と戻り口２５と突出部２５ａを配置した場合を例示したが、これらは左右逆の位置に配置されてもよい。また、通風口２４ｃはハウジング２１の正面における開口部２３の左右両側に設けられてもよい。この場合、一方の通風口を駆動モータＭの冷却に用い、他方の通風口から筐体２内に気流を積極的に流して筐体２内に熱気がこもらないようにすることができる。

【実施例】

【0061】

図１〜図１２で説明した本発明の掃除ロボット（実施例１）と、モータユニット２０のハウジング２１に通風口２４ｃ（図７参照）が形成されていないこと以外は実施例１と同じ構成の掃除ロボット（比較例１）を、１．２５ｍ×１．２５ｍのフローリングエリア内（室温２２℃）で掃除動作させ、そのときの回転ブラシの駆動モータの表面温度変化を測定し、その結果を図１３に示した。なお、このときの回転ブラシの回転数は２０００ｒｐｍであり、その他駆動モータに当たる風量等の条件は、実施例１と比較例１で同じとした。また、データロガー温度記録計を用いて時間経過における駆動モータの表面温度変化を測定した。

【0062】

図１３に示されるように、実施例１の掃除ロボットでは、８５分間掃除動作させても駆動モータの表面温度を５０℃以下に抑えることができた。これに対し、比較例１の掃除ロボットでは、掃除動作開始後から５分後に駆動モータの表面温度が５０℃に達し、２５分経過時には８０℃まで上昇した。これらの結果から、本発明における回転ブラシの駆動モータの冷却構造が有効であることが確認できた。

【符号の説明】

【0063】

１ 自走式掃除機（掃除ロボット）
２ 筐体
６ 吸込口
７ 排気口
９ 回転ブラシ
２０ 送風部（モータユニット）
２１ ハウジング
２２ 電動送風機
２２ｂ モータケース
２３ 開口部
２４ａ 第１排気路
２４ｂ 第２排気路
２４ｃ 通風口
２８ イオン発生装置
Ｆ 床面
Ｍ 駆動モータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【手続補正書】

【提出日】2017年10月27日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸込口と排気口とを有する自走可能な筐体と、
前記吸込口に設けられた回転ブラシと、
筐体の前後方向中間に前記筐体が床面を自走するために設けられた一対の駆動輪と、
筐体底部に設けられたサイドブラシを備え、
前記筐体に内蔵され、前記回転ブラシと、前記サイドブラシとを動力伝達機構を介して回転させる駆動モータと、
床面上の空気を塵埃と共に前記吸込口から筐体内に吸引しかつ塵埃が除去された空気を前記排気口から外部に排出するための送風部とを備え、
前記送風部は、ハウジングと前記ハウジングに収納される電動送風機とを有し、
前記ハウジングは、筐体内に開口し前記電動送風機で発生した気流を流出させる通風口を有し、
前記流出した気流は、前記通風口に対向する近傍位置に配された部材に当たって、前記駆動モータを冷却した後、前記筐体の隙間や貫通孔から筐体外部へ排出されることを特徴とする自走式掃除機。

【請求項2】

前記駆動モータは前記回転ブラシの左右両端の一方の近傍に配置され、
前記通風口は、前記ハウジングにおける前記駆動モータが配置される側に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の自走式掃除機。

【請求項3】

前記サイドブラシは、筐体前方底部の左右両側に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の自走式掃除機。