JP2012245344A - ロボット掃除機、塵埃排出ステーション及び多段サイクロン掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザによる頻繁な塵埃の廃棄の必要性をなくし、ロボット掃除機に収集された塵埃を排出するための効率的な機器を提供する。
【解決手段】自律的に動いて塵埃を収集し、かつ、塵埃排出ステーションへと塵埃を排出することができるロボット掃除機であって、塵埃を格納するための塵埃容器と、塵埃容器へ塵埃を収集するための塵埃入口と、ロボット掃除機の底面に設けられ、塵埃容器に収集された塵埃を排出するための塵埃容器の開閉機構とを有するロボット掃除機を提供する。
【選択図】図１

Description

関連出願

本出願は、米国特許出願６１／３６７７２３（出願日：２０１１年８月１日）の優先権を主張するものである。

本発明は、塵埃を容易に排出することができるロボット掃除機及びその塵埃排出ステーションに関する。

ロボット掃除機は、家屋の床を自律的に清掃し、従来の非ロボット掃除機の相当部分を置き換える非常に有用な機器であると期待されている。ロボット掃除機において塵埃の排出に対処する従来の方法がいくつか提案されている。

ＵＳ５７８７５４５Ｂは、ロボット掃除機から塵埃を排出する排出ユニットを備えるシステムについて記載している。ＵＳ７０５３５７８Ｂは、充電ステーションにおいて負圧を生成する吸引抽出アセンブリーを使用し、ロボット掃除機の底部から塵埃を排出するシステムについて記載している。ＵＳ６０７６２２６Ｂ及びＵＳ６３２７７４１Ｂは、中央処理装置によって駆動し、ロボット掃除機の上から塵埃を収集するシステムについて記載している。

上記の従来方式では比較的複雑な機器が内部に必要になり、ロボット掃除機中の塵埃を収集するためにステーションの一部において負圧を生成する必要があることが明白である。また、ユーザがステーションから塵埃を排出する方法は、ロボット掃除機に既に集められている塵埃にもかかわらず通常の掃除機に似ている。

さらに、多段サイクロン掃除機内の塵埃を完全に排出するのは難しい。

通常の非ロボット掃除機と比較して、ロボット掃除機は次の問題を有する。

（１）塵埃収容容量が小さいためにユーザによって頻繁な塵埃の排出が必要であること
（２）塵埃容器からの塵埃の排出を簡単にする必要があること
（３）吸引力が低いこと

上記の従来方式は、上記の問題のすべてを良好に解決することができない。

本発明の目的は、上記の問題（１）〜（３）を良好に解決し、かつ、ユーザによる頻繁な塵埃の排出の必要性をなくし、ロボット掃除機に収集された塵埃を排出するための効率的な機器を提供することである。本発明は、さらに、塵埃を良好に排出することができる多段サイクロン掃除機を提供する。

本発明の装置は、特許請求の範囲に記載の要素を有する。

本発明の一態様に従って、自律的に動いて塵埃を収集し、かつ、塵埃排出ステーションへと塵埃を排出することができるロボット掃除機であって、塵埃を格納するための塵埃容器と、塵埃容器へ塵埃を収集するための塵埃入口と、ロボット掃除機の底面に設けられ、塵埃容器に収集された塵埃を排出するための塵埃容器の開閉機構とを有するロボット掃除機が提供される。

本発明の一態様に従って、掃除機から塵埃を収集することができる塵埃排出ステーションであって、掃除機に対して台を提供し、掃除機を塵埃排出位置に配置するための掃除機用の台と、掃除機台にて設けられ、塵埃排出位置で掃除機から塵埃を受けるように適合している塵埃受けと、塵埃受けの下に配置され、かつ、ステーション内塵埃容器を保持するための容器ホルダーとを有し、塵埃排出ステーションは、少なくとも重力に起因して、掃除機によって収集された塵埃を掃除機から受け、かつ、塵埃受け及びステーション内塵埃容器によって塵埃の経路を提供することによるステーション内塵埃容器の中へ収容する塵埃排出ステーションが提供される。

本発明の一態様に従って、床の気体が入る入口、及び第１サイクロンの中央に気体の出口を有する、塵埃を分離するための第１サイクロンと、第１サイクロンより小さな塵埃を分離するための複数の第２サイクロンであって、第２サイクロンの各々は第１サイクロンより小さく、第１サイクロンの出口からの気体が第２サイクロンの入口へ供給される、第２サイクロンと、吹きつけ機、振動機構及び攪拌機からなる群から選択される塵埃容器の内部の塵埃の除去を促進させるための塵埃排出促進機構とを備えた多段サイクロン掃除機が提供される。

図１は、本発明の一実施形態に従うロボット掃除機システム１の側面図を示している。 図２は、塵埃排出の際のロボット掃除機システム１の側面図及びロボット掃除機システムのカバーの下面図を示している。 図３は、本発明の実施形態に従うロボット掃除機システム１の側面図を示している。 図４は、排出プロセスの流れ図を示している。 図５は、塵埃入口が塵埃出口としても使用される本発明の一実施形態に従うロボット掃除機システムの側面図を示している。 図６は、本発明の一実施形態に従う多段サイクロン掃除機を示している。 図７は、ロボット掃除機５０の底面を示している。 図８は、扇形のカバープレートを使用するロボット掃除機を示している。 図９Ａは、矩形のカバープレート及び２つのレールガイドが使用されるロボット掃除機を示している。図９Ｂは、図９Ａのロボット掃除機の側面図を示している。図９Ｃは、別の実施形態に従うロボット掃除機の側面図を示している。 図１０は、円形の断面を有する塵埃容器５６−１を備えたロボット掃除機の下面図を示している。 図１１は、塵埃出口としても機能する塵埃入口５４を有するロボット掃除機の下面図を示している。 図１２Ａは、本発明の一実施形態に従う手動式塵埃排出システムを示している。 図１３は、リフト機構を有する塵埃収集システムを示している。 図１４は、掃除機内塵埃容器５６内の塵埃を除去するための吹きつけ機１９−１を有する本発明の塵埃収集システムを示している。 図１５は、掃除機内塵埃容器５６内の塵埃を除去するための攪拌機を有する本発明の塵埃収集システムを示している。 図１６は、掃除機内塵埃容器５６内の塵埃を除去するための伸縮可能な回転吹きつけ機を有する本発明の塵埃収集システムを示している。

図面を参照して本発明を説明する。同一又は類似の要素は同一又は類似の番号を割り当てている。

（１）全体のシステム
図１は、本発明の一実施形態に従うロボット掃除機システム１の側面図を示している。

ロボット掃除機システム１は、ユーザの家屋の床５を清掃するためのロボット掃除機ステーション１０及び自己推進可能なロボット掃除機５０を備える。

ロボット掃除機ステーション１０は、ロボット掃除機５０のための充電ステーション及び塵埃排出ステーションとして機能し、ロボット掃除機５０は、自律的に、又は遠隔制御装置によって命じられた場合にロボット掃除機ステーション１０へと来る。

（２）ロボット掃除機ステーション１０
ロボット掃除機ステーション１０は、塵埃収集システム１２と、及び塵埃収集システム１２の上にバッテリー充電機３０とを備える。バッテリー充電機３０は、ロボット掃除機５０内の二次電池５２を充電するために接点端子３２を有する。代わりに、バッテリー充電機３０は、電磁場を誘導するコイルを使用する非接触帯電機器であってもよい。

塵埃収集システム１２は、ケーシング１３、カバー１６、塵埃壁１８、導路２１、ステーション内塵埃容器２０、ホルダー片２６を含む塵埃容器ホルダー（ホルダー：保持具）、上部ホルダー片ファスナー２２及び下部ホルダー片ファスナー２４（ファスナー：固定具）を備える。この場合、ステーション内塵埃容器２０は、使用の都度廃棄されるプラスチック袋（ポリ袋）である。

ユーザが塵埃を扱わずにゴミ集積場へとプラスチック袋を廃棄することができるので、使い捨て可能なプラスチック袋の使用は有利である。代わりに、ステーション内塵埃容器２０は、ユーザが使い捨て可能なプラスチック袋を内側にセットすることができる硬質プラスチック製の容器であってもよい。これによって、プラスチック袋が満杯になってもプラスチック袋が破裂しないので有利である。さらに、ステーション内塵埃容器２０内の塵埃を収集するために、ステーション内塵埃容器２０内にてサイクロン遠心システムを作るために気体ブローの流れが使用される場合において、ステーション内塵埃容器２０の体積を制限できるという点でも有利でありうる。

ステーション内塵埃容器２０が満杯に近くなると、ユーザはゴミ集積場へとプラスチック袋を廃棄するためにステーション内塵埃容器ホルダーの係合を解除する。

好ましくは、塵埃収集システム１２の上面の高さは、ロボット掃除機５０が塵埃収集システム１２の上面に容易に戻ることができるように清掃する床５の高さと実質的に同一である。これを実現するために、塵埃収集システム１２は複数のポール及び継ぎ目で作られる調節可能な脚を備える。これは様々なユーザの床に対して調節するという点で有利である。塵埃収集システム１２は、ステーション内塵埃容器を収容するためにドア（図１１のようなもの）を有してもよい。さらに、塵埃収集システム１２には、階下への階段のステップで本システムをセットするための形状を有していてもよい。

（３）ロボット掃除機５０
ロボット掃除機５０は、人による操作を伴わずに、床５を単独で清掃する自己推進可能な自律的な掃除機である。同様のロボット掃除機の例には、iRobot社によってリリースされているRoomba（登録商標）シリーズがある。ロボット掃除機５０は、ハウジング、３つのタイヤ６２、塵埃入口５４、掃除機内塵埃容器５６、塵埃容器カバー６６、塵埃壁受け６４、塵埃フィルタ５７、モータファンユニット６１、及び気体出口を備える。

ロボット掃除機５０は、モータファンユニット６１によって生成された負圧を使用して、塵埃入口５４を介して塵埃６０を掃除機内塵埃容器５６内に収集する。なお、塵埃とは、ロボット掃除機によって集められる対象のいかなる物質をも含む。

掃除機内塵埃容器５６は通常の真空掃除機よりも小型である。なぜなら、小さな空間の場所を清掃するため、そして、電池を長持ちさせるために、ロボット掃除機５０が小型であるからである。すなわち、一般に、ロボット掃除機においては通常の真空掃除機よりも、掃除機内塵埃容器５６から塵埃を排出する必要性が厳しい。

モータファンユニット６１のモータは、塵埃入口及び掃除機内塵埃容器５６で負圧を生成するためにファンを回転させ、そしてフィルタ５７を使用して気体から塵埃を分離することにより掃除機内塵埃容器５６に塵埃を留めさせる。

代わりに、この分離は、後述するように遠心力を使用して気体から塵埃を分離するサイクロン機構を使用して行ってもよい。

二次電池によって動力がモータに供給される。したがって、ロボット掃除機５０は、バッテリーを充電するためにロボット掃除機ステーション１０を必要とする。

（４）排出機構
図２Ａは、塵埃排出の際の図１のロボット掃除機システム１の側面図を示している。

ロボット掃除機５０がロボット掃除機ステーション１０へ自律的に又はユーザによって運ばれて戻ると、充電機器がロボット掃除機５０を充電し、掃除機内塵埃容器５６に収められている塵埃を排出する。塵埃収集システム１２の上面にあるカバー１６が、自動的に又はユーザの操作によって開かれる。その後で、塵埃収集システム１２は、開放気体へ塵埃が出るのを回避するためにロボット掃除機５０の底面に接するように塵埃壁１８を上昇させる。すなわち、塵埃壁１８によって密封性を得る。この実施形態では、塵埃が開放気体に出ないことを確実にするために、塵埃壁１８がロボット掃除機５０の底面に形成された溝（図示せず）に入るように動く。

一方、ロボット掃除機５０は、塵埃を排出するためにカバー６６を開く。塵埃壁１８である塵埃受けが塵埃を受ける。少なくとも重力の影響で、塵埃収集システム１２の導路２１を介してステーション内塵埃容器２０へと塵埃が下方へ落ちる。

この排出プロセスにおいて、塵埃入口弁５８が閉じた状態で、ロボット掃除機５０は、一又は複数の吹きつけ機（ブロワー）７４を使用して気体を吹きつけてもよい。図２Ｂは、閉状態の塵埃入口弁５８を詳細に示している。好ましくは、塵埃入口弁５８は、気体路を一方向に開く一方向機構を有する。好ましくは、この一方向機構は、一又は複数のヒンジを使用する。これは、掃除機内塵埃容器５６に負圧があり、かつ、吹きつけ機７４が吹きつけしていない場合にのみ気体路を開く。図２Ｂにおいて、塵埃入口弁５８は、２つのプレート５８Ｂ及び２つのヒンジ５８Ａを有し、これらの２つのプレート５８Ｂは、２つのプレート５８Ｂの間の密封性を高めるために重なり合っている領域５８Ｃを形成している。

吹きつけ機７４の吹きつけエネルギーは、吹きつけ機７４専用の吹きつけ機構を使用して供給されうる。好ましくは、０．１秒〜５秒のパルスを形成するように気体を吹きつける。これは、吹きつける気体の総量を減らして、吹きつけ力を向上させ、ステーション内塵埃容器２０が破裂するのを防ぎ、エネルギーを節約するためである。代わりに、吹きつけ機７４の吹きつけエネルギーは、塵埃を完全に排出するためにモータファンユニット６１を使用して供給されうる。これは、弁機構を使用してモータからフィルタ５７への気流のほとんどを止め、モータから掃除機内塵埃容器５６の中に入る気体路に対する弁７２を開き、そして、モータファンユニット６１におけるファンを逆回転させることによって、達成されうる。したがって、掃除機内塵埃容器５６側からフィルタ５７に付着した塵埃を、掃除機内塵埃容器５６に戻るように吹き飛ばすことができる（図３Ａを参照）。

図３Ａでは、弁７２は、ファン６１Ａに対してフィルタ５７側に設けられる。代わりに、ファン６１Ａに対して、最終フィルタ５７Ｂが位置する気流の出口の側に、弁７２が設けられていてもよい。この場合、ロボット掃除機５０は、最終フィルタ５７ｂの近傍又は最終フィルタ５７ｂ自身において付着する小さな塵埃を弁７２及び吹きつけ機７４を介して塵埃容器５６へと吹き飛ばす機構を有することができる。

さらに、ロボット掃除機５０は排出プロセスを支援するように、ロボット掃除機５０自身を振動してもよい。この振動は、電動の振動装置によって行ってもよく、タイヤを使用して、ロボット掃除機５０を何度も前進及び後退させて又はタイヤを振動させて行ってもよく、あるいはロボット掃除機５０をロボット掃除機ステーション１０における壁に打ち付けることによって行ってもよい。

ロボット掃除機５０は、掃除機内塵埃容器５６内の塵埃を除去するための攪拌機（アジテータ）を有してもよい。好ましくは、攪拌機は、長さ１００ｍｍ・直径０．３ｍｍの合成樹脂繊維の（１０本の）束を有する。図１６における攪拌機１９−３を参照のこと。攪拌機は、鞭のように動くように回転し、これによって、掃除機内塵埃容器の内部の壁に付着する塵埃が取り除かれる。

図４は、排出プロセスの流れ図を示している。ロボット掃除機ステーション１０は、ロボット掃除機５０がステーションに戻るのを待つ（ステップ３０２）。ステーション、ロボット掃除機及び／又はユーザが、ロボット掃除機を排出位置に配置する（ステップ３０４）。ステーション、ロボット掃除機、及び／又はユーザが、ステーションのカバーを開く（ステップ３０６）。ステーション、ロボット掃除機、及び／又はユーザは、ステーションの塵埃壁を上昇させる（ステップ３０８）。ステーション、ロボット掃除機、及び／又はユーザは、ロボット掃除機のカバーを開き、塵埃入口弁を閉じ、気体を吹きつけたり、ロボット掃除機内の塵埃容器を振動させたりする（ステップ３１０）。そして、塵埃は排出される（ステップ３１２）。吹きつけ／振動が止められ、カバーが閉じられる（ステップ３１４）。塵埃壁が下降、すなわち、格納される（ステップ３１６）。カバーが閉まる（ステップ３１８）。ロボット掃除機は、ステーションの台（すなわち、ステーションの上面）を清掃する（ステップ３２０）。別の清掃セッションがプログラムされているか、ユーザが望む場合、ロボット掃除機は別の清掃セッションを開始する（ステップ３２２）。

（５）塵埃出口を兼ねる塵埃入口
図５は、塵埃入口が塵埃出口としても使用される本発明の一実施形態に従うロボット掃除機システムの側面図を示している。

塵埃入口５４の他に設けられる掃除機内塵埃容器５６の開口から塵埃を排出する代わりに、床５から塵埃を収集する開口としての機能に加えて、掃除機内塵埃容器５６の開口として機能する塵埃入口５４から塵埃を排出してもよい。このアプローチは複雑な構造の必要がないという点で有利である。もちろん、塵埃入口５４は、床から塵埃を収集する際に、収集された塵埃が掃除機内塵埃容器５６から床５の上に落ちるのを防ぐ機構を有する。掃除機内塵埃容器５６から塵埃を排出する際には、ロボット掃除機５０は、吹きつけ機７４を使用して気体を強く吹きつけたり、及び／又はロボット掃除機５０自身を振動させたりする。

（６）２つのカバープレートを使用するカバー
図７は、ロボット掃除機５０の底面を示している。

ロボット掃除機５０の底面には、３つのタイヤと、第１プレート及び第２プレートを有するカバーと、及び第１アシスト棒及び第２アシスト棒とがある。第１プレート及び第２のプレートは、中央領域にて重なり合っており、この部分においては、シール（密封）部材（図示せず）がさらにある。第１プレートの一方の側（右）及び第２のプレートの一方の側（左）は、ヒンジを使用してロボット掃除機５０に固定されている。ヒンジを使用してロボット掃除機５０に固定されている側の反対側はロックされていてもよいが、中心からカバーを開く際にロボット掃除機５０から離れることができる。

開き棒（図示せず）を使用してカバープレートが開き、機構のロックが解除されると、カバープレートは閉位置から略９０度開く。塵埃がカバーに付着しないようにするためである。塵埃の排出が終わってカバープレートを閉じる際、カバープレートを閉じ、かつロック位置にカバープレートをロックするために、閉じ棒を使用することができる。

（７）扇形のカバープレートを使用するカバー
図８は、扇形のカバープレートを使用する本発明のロボット掃除機を示している。

このアプローチは、３つの閉じ棒を備えた３つの扇形のカバープレートを使用する。このカバーは、掃除機内塵埃容器５６が円形の断面（すなわち、円筒状）を有しており、効率的に塵埃を排出するためには円形のカバーが望ましいサイクロン掃除機において特に有利である。これらの扇形形状のカバーは、自動的に開閉できるデジタルカメラ用のレンズカバーのように開く。このようなレンズカバーとしては、株式会社リコーによってリリースされているデジタルカメラRicoh GX 200用のレンズカバーLC-1が挙げられる。３つの扇形カバーの代わりに、２、４、５、６個の扇形を使用してもよい。これらのうちで、２つの扇形カバー又は３つの扇形カバーが望ましい。代わりに、一方の側でヒンジ構造を有する円形のカバーを１つだけ使用してもよい。

（８）２つのレールを使用するカバー
図９Ａは、矩形のカバープレート及び２つのレールガイドを使用する本発明の一実施形態に従うロボット掃除機を示している。図９Ｂは、図９Ａのロボット掃除機の側面図を示している。図９Ｃは、別の実施形態に従うロボット掃除機の側面図を示している。

このアプローチは、２つのレールガイド８２に係合する略矩形のカバープレート６６−２を使用する。カバープレート６６−２は、プル／プッシュ部材７６−４を有する。カバープレート６６−２は、矩形のシーリング要素（図示せず）を介してロボット掃除機５０に接触している。このシーリング要素は、Signature Automotive Products（米国ミシガン州ウィクソム）によってリリースされているEvent 450シリーズのような自動車用の後付けサンルーフにおけるガラスパネルとメインフレームの間を密封するために使用されるウェザーストリップのような中空ゴム材とすることができる。この中空ゴム材は、密封性を維持する際には押し付けられ、カバープレートが水平運動をしても耐久性に優れる。

２つのレールガイド８２の配置は、図１２Ｂのレールガイド３３の配置と同じくすることができる。

カバープレート６６−２を開く際、カバープレート６６−２は右側の開位置へと２つのレールガイド８２によってガイドされる。このアプローチは確実に閉じるために有利である。プル／プッシュ部材７６−４は、ロボット掃除機５０の上方からユーザによって手動で引いたり押したりするようにしてもよい。代わりに、プル／プッシュ部材７６−４は、プル／プッシュ部材７６−４に設けられた歯に係合する歯車機構６７（図９Ｂを参照）を使用して自動的に引かれたり押されたりしてもよい。

図９Ｃのプル／プッシュ部材７６−４Ｃは、図９Ｂのプル／プッシュ部材と比較して上方を向く経路へとロボット掃除機内をガイドされる。この経路は、ロボット掃除機の上面に達し、プル／プッシュ部材７６−４Ｃが外部に突き出ることを可能にしている。歯車６７−１は、プル／プッシュ部材７６−４Ｃを駆動する。この実施形態は、プル／プッシュ部材７６−４Ｃのガイドが、外部から隠されて行われるという点で有利である。ロボット掃除機５０のカバーを開閉するこれらの機構はすべて、ロボット掃除機ステーション１０においてそのカバーを開閉するために使用することができる。詳細は簡潔性のために示さない。

図１０は、円形の断面を有する塵埃容器５６−１を備えたロボット掃除機の下面図である。図１０において、ロボット掃除機は、３つのタイヤ６２、入口５４、矩形のカバー６６−１、円形の断面を有する塵埃容器５６−１、２つのレールガイド８２、引き／押し部材７６−４を備える。円形の断面を有する塵埃容器は、塵埃が容易に落ちるために有利である。これは、塵埃容器の壁が均一の丸い形状であるからである。

図１１は、塵埃出口としても機能する塵埃入口５４を有するロボット掃除機の下面図である。図１１において、床を清掃する際は塵埃入口５４を介して塵埃が収集され、この塵埃入口５４（塵埃出口としても機能する）を介して塵埃が排出される。この機能を実現するためには、ロボット掃除機は塵埃排出促進機構が必要である。ロボット掃除機が床を清掃しているときには塵埃が容易に落ちてしまうと困るからである。このアプローチは、構成が単純になるために有利である。

（９）多段サイクロン掃除機における塵埃排出
図６Ａは、塵埃を排出する際の多段サイクロン掃除機５１を示している。多段サイクロン掃除機５１は、床を自律的に清掃するロボット掃除機である。

多段サイクロン掃除機５１は、気流の回転によって生成された遠心力により塵埃がサイクロンの中心から離れるサイクロンを使用して塵埃を分離する。多段サイクロン掃除機の一例は、Dyson Technology Ltd.によってリリースされているDC26である。

多段サイクロン掃除機５１は、第１サイクロン７１（第１サイクロン７１周辺の第１サイクロン気流の生成する）及び複数（この実施形態では６つ）の第２サイクロン７２（各々が第２サイクロン気流を生成し、第１サイクロン７１より小さい）を有する。第２サイクロン７２の側に負圧が発生し、第１サイクロン入口７１−１から気体が入ってくるために、第１サイクロン気流が生成される。塵埃を含んだ床の気体は、入口５４を介して掃除機５１へと入り、次に、第１サイクロン入口７１−１へと入り、第１サイクロン７１へと入る。ここで、比較的大規模な塵埃が気体から分離される。比較的きれいな気体は、第１サイクロン７１の中心７１−２から第１サイクロン７１を出て、複数の第２サイクロン７２の入口７２−１に入る。

第２サイクロン７２は、比較的小さな塵埃、例えば、１〜１００μｍの直径を有する粒子を分離する。分離された小さな塵埃の一部は下へ落ちるが、第２サイクロン７２の壁から離れないものもある。比較的きれいな気体が、第２サイクロン７２の中心７２−２から第２サイクロン７２を出て、導路７５、フィルタ５７、そしてモータファンユニット６１へと入る。第１サイクロン７１の中心７１−２には、集塵性能を向上させるために、追加のサイクロンを設けてもよい。この場合、この追加のサイクロンが第２サイクロンとなり、複数のサイクロン７２のそれぞれが第３サイクロンとなる。多段サイクロン掃除機５１における掃除機内塵埃容器５６内の壁構造は、非サイクロン掃除機よりも比較的複雑である。したがって、塵埃容器５６内の塵埃を取り除くのは難しい。第１及び第２サイクロン７１、７２は、鉛直方向の軸を有する。したがって、第１及び第２サイクロン７１、７２におけるサイクロン気流は、鉛直方向の軸を有するように生成される。このことは有利である。なぜなら、第１サイクロン又は第２サイクロンが垂直方向の軸を有しない場合と比較して、塵埃容器５６内の壁に付着した塵埃が、モータ停止時に落ちやすいためである。この掃除機では、第１及び第２サイクロン７１、７２を使用して塵埃が十分に分離できるので、気流におけるファンの前にフィルタの必要はない。代わりに、ファン６１Ａの後ろに最終フィルタ５７Ｂを有してもよい。

従来の多段サイクロン掃除機において塵埃を排出する場合、コレクター袋へ塵埃を排出するために、ユーザはカバー（カバー６６に対応する）を開き、そして、重力を使用し、場合によっては自身を振動させる。しかしながら、多段サイクロン掃除機５１における掃除機内塵埃容器５６内の壁構造が非サイクロン掃除機よりも比較的複雑であるので、塵埃を良好に取り除くのは難しい。

したがって、本発明は、第２サイクロン７２において塵埃を取り除くために、上記の吹きつけ機７４のような塵埃排出促進機構を利用する。さらに、本発明は、第２サイクロン７２における塵埃を取り除くために、上述の振動機構を利用する。さらに、本発明は、第２サイクロン７２における塵埃を取り除くために、上述の攪拌機を利用する。

図６Ａは、このような掃除機の塵埃排出スキームも示している。詳細は簡潔性のために示さない。もちろん、他の実施形態のために記載された記載を、図６Ａの多段サイクロン掃除機５１に適用することができる。例えば、多段サイクロン掃除機５１は、自律的なロボット掃除機であってもよく、自動開閉機構を有してもよく、上記の弁を有していてもよい。

（１０）多段サイクロン掃除機の第２実施形態
図６Ｂは、ファン６１Ａ及びモータ６１Ｂが第１及び第２サイクロン７１、７２の上方に位置する別の実施形態に従う多段サイクロン掃除機を示している。これに応じて、フィルタ５８は第２サイクロン７２とファン６１Ａの間に位置する。第１サイクロン７１、ファン６１Ａ及びモータ６１Ｂの軸は、略同一である。この掃除機は有利である。なぜなら、比較的非常に長く細い図６Ａの導路７５における気流の抵抗を減らすことができ、ファン６１Ａの大きさを大きくすることができ、そして、比較的広い面積から上方へ排気することができるからである。

（１１）多段サイクロン掃除機の第３実施形態
図６Ｃは、ファン６１Ａは第１及び第２サイクロン７１、７２の上方に位置するが、モータ６１Ｂは第１サイクロン７１の中央部で第２サイクロン７２よりも下方に位置する、別の実施形態に従う多段サイクロン掃除機を示している。このアプローチは有利である。なぜなら、ファン６１Ａの上方にモータ６１Ｂのためのスペースの必要がないので、図６Ｂの掃除機と比較して全高を低くでき、高さが低い空間に掃除機が入り込むことができるためである。しかしながら、モータ６１Ｂとファン６１Ａの間に長い軸が必要となり、掃除機本体にモータ６１Ｂを固定し、掃除機本体に対してモータ６１Ｂの軸を保持し、そして、グリースが塗られていることがある軸を塵埃から保護する必要がある。

上記の問題を解決するために、本掃除機は、モータシャフトホルダー７８Ａ及びモータホルダー７８Ｂを有する。モータシャフトホルダー７８Ａは、モータ６１Ｂ及びファン６１Ａを接続するモータシャフトを包囲し、第２サイクロン７２の表面７２Ｓ、そしてモータ６１Ｂに固定される。したがって、モータシャフトは塵埃にほぼ露出されない。すなわち、モータシャフトは、ファン６１Ａに近い領域でのみ塵埃に露出される。好ましくは、モータシャフトとモータシャフトホルダー７８Ａの間の摩擦を減らす機構を有する。例えば、この機構は、ベアリングを使用したり、低摩擦プラスチックを使用する。さらに、モータ６１Ｂは、掃除機の底部に対してモータホルダー７８Ｂによって支持される。好ましくは、モータホルダー７８は、モータ６１Ｂから放射状に延びる複数の細長い部材であって、塵埃容器５８の壁及びこの壁の支持部材に固定される。モータ６１Ｂ及びモータホルダー７８Ｂがカバー６６に近い塵埃容器に位置する場合であっても、掃除機はカバー６６を開くことができ塵埃を廃棄することができる。なぜなら、塵埃を落とすための塵埃排出促進機構を備えるからである。

（１２）手動式塵埃排出システム
図１２Ａは、本発明の一実施形態に従う手動式塵埃排出システムを示している。

自動ロボット掃除機システムは人間の労働を減らすのに有効であるが、手動のロボット掃除機システムも単純で堅牢性がある解決策を提供するためには有効である。

塵埃収集システム１２は床５にセットされ、塵埃収集システム１２の上面は床５よりも高くなっている。この場合には、ユーザは床５における凹んだ場所を作ったり見つけたりする必要はなくなる。１回の清掃セッションが終わると、ロボット掃除機５０はユーザによって持ち上げられ、充電排出位置にセットされる。塵埃収集システム１２の上面の３つの縁に設けられるフェンス４２は、ロボット掃除機５０を充電排出位置に配置し、ロボット掃除機５０が動いてもロボット掃除機５０が上面から落ちることを防ぎ、また、塵埃が上面から落ちることを防ぐことに貢献する。

塵埃収容容器２０を露出しないようにするために、塵埃収集システム１２は、引き蓋３７を有する。引き蓋３７は、その底側にヒンジ機構と、及びその上部に引き取っ手（プルノブ）３７−１とを有する。

カバープレート１６及びその密封機構は、図８に示されたカバー７６−３と同様である。塵埃収集システム１２の上面における格納された塵埃壁１８の周りには、シーリング要素を有する。このシーリング要素は、Signature Automotive Products（米国ミシガン州ウィクソム）によってリリースされているEvent 450シリーズのような自動車用の後付けサンルーフにおけるガラスパネルとメインフレームの間を密封するために使用されるウェザーストリップのような中空ゴム材とすることができる。この中空ゴム材は、密封性を維持しながら押し付けられることができ、また、カバープレート１６の水平方向の運動に対して耐久性がある。

ユーザは、塵埃収集システム１２のカバーを開くために、塵埃収集システム１２のカバープレート１６のプル／プッシュ・タブ１８−５を引く。その後で、ユーザは、中間位置に塵埃壁１８を上昇させるためにレバー４０を引く。この中間位置にて、レバー４０が一時的にロックされる。レバー４０及び塵埃１８は、歯車機構によって、お互いが機械的に関連づけられている。代わりに、塵埃壁１８はモータを使用して電気的に上昇されてもよい。次に、レバー４０がまだ中間位置にある間に、ユーザは、ロボット掃除機５０のボタンに触れて、ロボット掃除機５０のカバーを電気的に開き、そしてロボット掃除機５０の塵埃壁受け要素６４を露出する。ユーザがロボット掃除機５０を保持しながら、ユーザはレバー４０を排出位置まで引いて、塵埃壁１８をさらに上昇させ、これによって、塵埃壁受け要素６４に塵埃壁１８を係合させる。

その後、ロボット掃除機５０は、その吹きつけ機７４を使用して塵埃を吹きつけ、及び／又は掃除機内塵埃容器５６から塵埃を排出するために振動する。塵埃の排出を終了する際、ユーザはレバー４０を押し戻し、掃除機内塵埃容器５６を覆うためにロボット掃除機５０のボタンを押す。次に、ロボット掃除機５０に塵埃収集システム１２の上面を清掃させた後で、ユーザはロボット清掃を終了してもよいし、あるいはロボット掃除機５０を持ち上げて床５に再び置き、さらに清掃させてもよい。

塵埃収集システム１２を非電気的に作動させてもよいが、その機能の一部を電気的に作動させてもよい。

（１３）ロボット掃除機を上昇させる塵埃収集システム１２
塵埃収集システム１２の上面が床５より高い高さにある場合、自動排出システムを達成するためにはロボット掃除機５０を自動的に上昇させる必要がある。図１３は、リフト機構を有する塵埃収集システムを示している。

塵埃収集システム１２は、ロボット掃除機５０をフックし、塵埃収集システム１２の表面にロボット掃除機５０を上昇させるためにリフト機構４８を使用する。このフックは、認証技術を使用するチェック機構によって、ロボット掃除機５０以外の物に対して作動しないようにされている。

まず、床５に自力推進することによって、ロボット掃除機５０がリフト機構４８に近づく。次に、ロボット掃除機５０をフックするためにフックが位置４８−１で突き出る。次に、フックが位置４８−２に向かって上に移動する。その後、塵埃収集システム１２の上面から、ロボット掃除機５０の大きさの約半分ほど突き出る。その後、フックは上面に下降する。

（１４）塵埃吹きつけ機／攪拌機／振動機構を有する塵埃収集システム１２
図１４は、掃除機内塵埃容器５６内の塵埃を除去するための吹きつけ機１９−１を有する本発明の塵埃収集システムを示している。このアプローチは、ロボット掃除機５０の塵埃収集システム１２と塵埃吹きつけ機７４とが組み合わさったものである。このアプローチは、ロボット掃除機５０における複雑な機構を避けられるという点で有利である。さらに、このアプローチは、吹きつける方向について、ロボット掃除機５０における塵埃容器５６の下方から吹きつけられるという点で有利である。なぜなら、特にロボット掃除機５０が図６Ａで示される多段サイクロン掃除機５１である場合に、塵埃容器５６の形状によって下方から吹きつけた方が良好に塵埃を吹きつけられるからである。

図１５は、掃除機内塵埃容器５６内の塵埃を除去するための攪拌機を有する本発明の塵埃収集システムを示している。好ましくは、攪拌機は、長さ１００ｍｍ・直径０．３ｍｍの合成樹脂繊維の（１０本の）束を有する。攪拌機は鞭のように動いて回転し、これによって、掃除機内塵埃容器５６の内部の壁に付着する塵埃を取り除く。

図１６は、掃除機内塵埃容器５６内の塵埃を除去するための伸縮可能な回転吹きつけ機を有する本発明の塵埃収集システムを示している。伸縮可能な回転吹きつけ機１９−２は、塵埃収集システム１２内に設けられる。伸縮可能な回転吹きつけ機１９−２は通常、格納された状態（図示せず）にある。吹きつけ回転子１９−２ａの一又は複数の穴からの気体を吹きつけるに際して、伸縮可能な回転吹きつけ機１９−２は、長さが長くなるように伸びる。吹きつけ機を長く伸ばすために、吹きつけの気体の圧力を使用することができる。吹きつけ回転子１９−２ａは、吹きつけ機の軸を中心に回転することができる。気体が吹きつけ回転子１９−２ａから吹きつけられると、吹きつけ回転子１９−２ａは吹きつけられる気体によって発生する力に起因して回転する。塵埃容器５６における大面積の壁を吹くことが可能になるので、回転吹きつけ機は望ましい。

塵埃収集システム１２及びロボット掃除機２０における吹きつけ機、攪拌機及び振動機構等は、塵埃排出促進機構を構成する。

図１７は、図６Ａの多段サイクロン掃除機５１における掃除機内塵埃容器５６内の塵埃を取り除く回転吹きつけ機を備えた本発明の塵埃収集システムを示している。塵埃容器５６内の複雑な壁に起因して多段サイクロン掃除機５１において塵埃を完全に排出することは難しいため、多段サイクロン掃除機においては、伸縮可能な回転吹きつけ機１９−２ｂや他の塵埃排出促進機構が特に望ましい。

（１５）留意事項
本発明の上記実施形態では、塵埃収集システム１２、ロボット掃除機５０及びそれらの構成部品のいくつかの実施形態を示した。組合せのすべてを本明細書に記載していないが、これらの要素の組合せはすべて本発明の実施形態を構成し、本明細書に組み込む。

Claims (15)

1. 自律的に動いて塵埃を収集し、かつ、塵埃排出ステーションへと塵埃を排出することができるロボット掃除機であって、
   塵埃を格納するための塵埃容器と、
   塵埃容器へ塵埃を収集するための塵埃入口と、
   ロボット掃除機の底面に設けられ、塵埃容器に収集された塵埃を排出するための塵埃容器の開閉機構と
   を有するロボット掃除機。
2. 塵埃排出ステーションにおける塵埃排出位置へ自律的に移動する
   請求項１記載のロボット掃除機。
3. 塵埃の排出を促進させるための塵埃排出促進機構を有する
   請求項１記載のロボット掃除機。
4. 塵埃排出促進機構は、塵埃容器における塵埃に対して吹きつけ、かつ、ロボット掃除機ステーションへ塵埃を排出する吹きつけ機である
   請求項１記載のロボット掃除機。
5. 塵埃排出促進機構は、塵埃容器における塵埃を振動させ、振動された塵埃を塵埃排出ステーションへと排出するための振動機構である
   請求項１記載のロボット掃除機。
6. 塵埃排出促進機構は、ロボット掃除機の塵埃容器から塵埃を除去するための攪拌機である
   請求項１記載のロボット掃除機。
7. 開閉機構は、塵埃容器の開口を覆うためのカバープレートと、カバープレートを押し、カバープレートを閉じるための閉じ棒と
   を有する請求項１記載のロボット掃除機。
8. 開閉機構は、塵埃容器の開口を覆うためのカバープレートと、カバープレートの開閉の際にカバープレートをガイドするレールガイドと
   を有する請求項１記載のロボット掃除機。
9. 掃除機から塵埃を収集することができる塵埃排出ステーションであって、
   掃除機に対して台を提供し、掃除機を塵埃排出位置に配置するための掃除機用の台と、
   掃除機台にて設けられ、塵埃排出位置で掃除機から塵埃を受けるように適合している塵埃受けと、
   塵埃受けの下に配置され、かつ、ステーション内塵埃容器を保持するための容器ホルダーとを有し、
   塵埃排出ステーションは、少なくとも重力に起因して、掃除機によって収集された塵埃を掃除機から受け、かつ、塵埃受け及びステーション内塵埃容器によって塵埃の経路を提供することによってステーション内塵埃容器の中へ塵埃を収容する
   塵埃排出ステーション。
10. ステーション内塵埃容器内の塵埃が塵埃排出ステーションの外に出ることを防ぐ開閉機構を有する請求項９記載の塵埃排出ステーション。
11. ユーザの指示なしに塵埃の収容が自動的に行われる
    請求項９記載の塵埃排出ステーション。
12. 塵埃排出ステーションが、塵埃の排出を促進させるための塵埃排出促進機構を有する
    請求項９記載の塵埃排出ステーション。
13. 開閉機構は、
    塵埃排出ステーションの塵埃の経路を覆うためのカバープレートと、
    カバープレートを押し、かつ、カバープレートを閉じるための閉じ棒と
    を備える請求項１０記載の塵埃排出ステーション。
14. 開閉機構は、
    塵埃排出ステーションの塵埃の経路を覆うためのカバープレートと、
    カバープレートに係合し、カバープレートを開閉する際にカバープレートをガイドするレールガイドと
    請求項１０記載の塵埃排出ステーション。
15. 床の気体が入る入口、及び第１サイクロンの中央に気体の出口を有する、塵埃を分離するための第１サイクロンと、
    第１サイクロンより小さな塵埃を分離するための複数の第２サイクロンであって、第２サイクロンの各々は第１サイクロンより小さく、第１サイクロンの出口からの気体が第２サイクロンの入口へ供給される、第２サイクロンと、
    吹きつけ機、振動機構及び攪拌機からなる群から選択される塵埃容器の内部の塵埃の除去を促進させるための塵埃排出促進機構と
    を備えた多段サイクロン掃除機。

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