JP7555307B2

JP7555307B2 - 移動式清掃装置及びそれを用いた清掃方法

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Publication number: JP7555307B2
Application number: JP2021103812A
Authority: JP
Inventors: 梓網野; 浩平京谷; 佐知田中
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2021-06-23
Filing date: 2021-06-23
Publication date: 2024-09-24
Anticipated expiration: 2041-06-23
Also published as: JP2023002949A

Description

本発明は、移動式清掃装置の構造とその制御に係り、特に、空気清浄機能を兼ね備えた移動式清掃装置に関する。

自律走行して部屋の床をきれいにするロボット掃除機は、近年、性能が向上するとともに様々な機能を備えたモデルがラインナップされており、複数の部屋や広い部屋を掃除する際に便利であるため、一般家庭向けに限らず、高齢者施設等の共用施設向けにも広まりつつある。

室内に人が出入りする際に、室外で人に付着したウイルスや細菌などの微粒子が持ち込まれることがある。もしくは、ウイルスや細菌を保有している人が咳や会話などを行うことで、微粒子を含んだ飛沫が室内に飛散することがある。室内に持ち込まれて飛散した微粒子は、壁や天井などに付着しその部分に留まるか、空気中を一定時間浮遊しながら落下して、床や机上などに堆積する。

床や壁面に堆積・付着した微粒子は、人の歩行や接触により再飛散する。空気中に浮遊している微粒子が人の鼻や口から体内に取り込まれることで、微粒子がウイルスや細菌の場合にはウイルスや細菌に起因する感染症の原因になることがある。よって、感染症の発症や感染を抑制し、感染拡大を防止するには、ウイルスや細菌を取り除いたり、不活化させる必要がある。

そのため、人が居住する空間、特に不特定多数の人が集まる公共空間においては、感染症を防止するために床や空気中のウイルスや細菌を不活化、除菌することが求められている。

本技術分野の背景技術として、例えば、特許文献１のような技術がある。特許文献１には、床面の掃除と浮遊塵埃の吸引とを同時に行う電気掃除機が開示されている。

特開２０１０－２２７６９号公報

部屋内の床面清掃と空間の空気清浄を行うために、床面清掃に関しては電気掃除機や掃除ロボットが用いられており、空気清浄に関しては据え置き型の空気清浄機が広く用いられている。

上記特許文献１の電気掃除機を用いることで、床面の掃除と浮遊塵埃の吸引とを同時に行うことができるが、使用者による吸込み具の操作が必要であり、清掃時には例えば人の歩行などにより床面の塵埃が舞い上がり、清掃を行う人がその塵埃を吸い込む可能性がある。

そこで、本発明の目的は、室内を自律走行しながら床面清掃を行う移動式清掃装置において、稼働時の人への影響を最小限に抑えつつ、床面と空間の双方を効率よく清浄化することが可能な移動式清掃装置及びそれを用いた清掃方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、室内を移動可能な移動式清掃装置であって、本体外殻となる筐体と、前記筐体内に配置されたファンと、本体下部に配置されたブラシおよび第１のフィルタと、前記ファンにより形成される気流の前記第１のフィルタよりも下流側に配置された第２のフィルタと、前記筐体に回動可能に取り付けられ、本体外側に展開可能な可動ハッチと、を備え、前記可動ハッチの開閉を行うことにより、前記気流の主な流れが前記ブラシを通過するモードと、前記可動ハッチの開口部を通過するモードのいずれかを選択可能であることを特徴とする。

また、本発明は、移動式清掃装置を用いた清掃方法であって、（ａ）室内に人が在室か否かを判定するステップ、（ｂ）前記（ａ）ステップの判定結果に応じて、筐体側面に設置された可動ハッチの開閉を行うことにより、前記移動式清掃装置内の気流の主な流れが本体下部に配置されたブラシを通過するモードと、前記可動ハッチの開口部を通過するモードのいずれかを選択するステップ、を有することを特徴とする。

本発明によれば、室内を自律走行しながら床面清掃を行う移動式清掃装置において、稼働時の人への影響を最小限に抑えつつ、床面と空間の双方を効率よく清浄化することが可能な移動式清掃装置及びそれを用いた清掃方法を実現することができる。

これにより、人が居住する居室内や不特定多数の人が集まる公共スペースにおいて、ウイルスや細菌による感染症の感染拡大を防止することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施例１に係る移動式清掃装置の斜視図である。（ハッチ閉時）本発明の実施例１に係る移動式清掃装置の斜視図である。（ハッチ開時）図１の移動式清掃装置の横断面図である。図２の移動式清掃装置の横断面図である。本発明の実施例１に係る移動式清掃装置の制御構成を示すブロック図である。本発明の実施例１に係る移動式清掃装置の動作を概念的に示す図である。本発明の実施例１に係る移動式清掃装置の動作を概念的に示す図である。本発明の実施例１に係る移動式清掃装置の動作を概念的に示す図である。本発明の実施例１に係る移動式清掃装置による清掃方法を示すフローチャートである。本発明の実施例２に係る移動式清掃装置の斜視図である。（ハッチ開時）本発明の実施例２に係る移動式清掃装置の横断面図である。（ハッチ閉時）図８の移動式清掃装置の横断面図である。本発明の実施例２に係る移動式清掃装置の制御構成を示すブロック図である。本発明の実施例３に係る移動式清掃装置の斜視図である。（ハッチ開時）本発明の実施例３に係る移動式清掃装置の横断面図である。（ハッチ閉時）図１２の移動式清掃装置の横断面図である。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。なお、各図面において同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。

図１から図７を参照して、本発明の実施例１の移動式清掃装置とそれを用いた清掃方法について説明する。

図１及び図２は、本実施例の移動式清掃装置の斜視図であり、それぞれハッチ閉時、ハッチ開時の様子を示している。図３及び図４は、本実施例の移動式清掃装置の横断面図であり、それぞれ図１、図２の移動式清掃装置の横断面を示している。図５は、本実施例の移動式清掃装置の制御構成を示すブロック図である。図６Ａから図６Ｃは、本実施例の移動式清掃装置の動作を概念的に示す図である。図６Ａ及び図６Ｂは、居室内にユーザが不在時の様子を示しており、図６Ｃは、居室内にユーザが在室時の様子を示している。図７は、本実施例の移動式清掃装置による清掃方法を示すフローチャートである。

［全体構成］
先ず、図１から図４を用いて、本実施例の移動式清掃装置１の装置構成について説明する。

本実施例の移動式清掃装置１は、本体外殻である筐体２と、本体外側に展開可能なハッチ３と、本体内部に配置された制御基板６と、本体内部に配置されたファン８及びフィルタ９と、本体前面に配置された距離センサ６０と、本体下部に配置された駆動輪４とブラシ７とプレフィルタ１０とを備えて構成されている。移動式清掃装置１は、移動手段として本体下部に配置された駆動輪４により、自律移動が可能である。

移動式清掃装置１は、図３に示すように、本体内部に備えたファン８を駆動させることで、本体下方から本体上方に空気流れ８０を発生させ、本体底面から空気を吸引し、プレフィルタ１０及びフィルタ９を通過させた清浄な空気を本体上方に排気することができる。加えて、ブラシ７で床上の微粒子を巻き上げ、空気流れ８０に乗せて本体内部に吸引することが可能である。よって、空気中に浮遊している粒子と床面に付着した粒子の両方をフィルタ９に集塵することができる。

フィルタ９は、ULPAフィルタ、HEPAフィルタなどの目の細かいフィルタであり、ウイルスや細菌などの微粒子をフィルタ部分に集塵することができる。

また、駆動輪４により自由に走行することができることから、走行しながらブラシ７を駆動することで、広い範囲の床上に付着している微粒子を集塵できる。

また、回転軸５０を支点としたハッチ３の開閉により、空気流れ８０の経路を変更することが可能である。図３は、ハッチ３を閉じている状態であるが、空気流れ８０の経路としては、床の微粒子を巻き上げるブラシ７付近を先ず通過し、その後本体内のプレフィルタ１０、フィルタ９、ファン８の順に通過し、本体上方から排気される。

図４は、ハッチ３を開けた状態である。ブラシ７及びプレフィルタ１０を通る経路と比較して、ハッチ３を開けた際の開口部の方が通風抵抗が小さいため、大部分の空気はハッチ３の開口部から吸入され、フィルタ９を通過し、本体外へ排気される。この場合は、通風抵抗が全体として小さいため、ハッチ３閉の場合と比較して大流量での空気清浄が可能である。

なお、ハッチ３は、全閉か全開かの二択ではなく、無段階に開閉を調整可能に取り付けられており、例えば、プレフィルタ１０やフィルタ９の詰まり具合に応じて開閉を調整し、効率よく清掃・空気清浄を行うことも可能である。

移動式清掃装置１は、距離センサ６０により周囲の状況を把握できるため、例えば制御基板６に距離センサ６０の情報を取り込み、自己位置を推定する機能を備えることにより、駆動輪４を制御して目的地へ適切に移動することが可能となる。

なお、本実施例では、距離センサ６０を備えた例を示しているが、周囲環境を検知するセンサであればセンサの種類は問わず、接触を検知する接触センサ、床面を検知する床センサ、画像を検知する画像センサ、人を検知する人感センサ、微粒子量を検知するダストセンサなど、どのようなセンサが搭載されていても良い。

また、本実施例の移動式清掃装置１は、２輪の駆動輪４により走行する構成であるが、移動方式はこの方法に限らず、何輪で走行しても良く、駆動輪を備えずにクローラ走行や多脚走行などの移動手段で移動する方式でも良い。

本実施例の移動式清掃装置１は、これらの構成を用いて、距離センサ６０により検知した情報を基にして駆動輪４を駆動して自律走行し、ブラシ７とファン８とフィルタ９とプレフィルタ１０により、大きな塵や毛髪等はプレフィルタ１０に集塵し、床上に付着しているウイルスや細菌などの微粒子をフィルタ９に捕集することが可能である。また、ハッチ３の開閉により、床面の清掃を主に行うモードと空気清浄を主に行うモードに切り替えることができる。

［制御構成］
次に、図５を用いて、本実施例の移動式清掃装置１の制御構成について説明する。

本実施例の移動式清掃装置１は、制御基板６に制御部６１、通信部６２を備え、ユーザからの指示を通信部６２で受けて制御部６１により各機能を制御するように構成されている。制御部６１からは、ハッチ３、駆動部である駆動輪４、集塵部であるブラシ７及びファン８が制御可能であり、また、検知部である距離センサ６０からの情報を制御部６１にて受信することができる。

ここで、ユーザからの指示は本体に設けた操作パネル（図示せず）で行っても良いし、スマートフォン、PC、サーバなど他の情報機器を通じた無線通信により受け取っても良く、ユーザの指示を受けて移動式清掃装置１は動作する。

制御部６１は、通信部６２を介してユーザの指示を受け、また距離センサ６０などの検知部からの情報を受けて、各機能を適切に制御する。例えば、ハッチ３を開閉するか否か、集塵部であるブラシ７及びファン８を駆動するか否か、駆動部である駆動輪４をどのように制御し、どう移動するかを制御する。

また、制御部６１は、通信部６２を介して動作状況や検知部の検知結果をユーザに報知することが可能である。ユーザへの報知方法は問わず、通信部６２がクラウドにデータを送信し、その情報をユーザがブラウザで確認しても良いし、スマートフォンなどの表示装置に通信部６２からデータを直接送信しても良い。

［動作方法］
次に、図６Ａから図７を用いて、本実施例の移動式清掃装置１の動作について説明する。

本実施例の移動式清掃装置１は、制御を開始するとユーザからの指示、若しくは距離センサ６０などの検知部の情報から、制御パターンを判断する。ここでは、制御パターンの判断の一例として、最初に清掃対象となる居室１３に人が在室か否かを検知し、その状況によって制御パターンを選択する場合について説明する。

最初に、図６Ａ，図６Ｂ及び図７を用いて、対象の部屋内に人が不在の場合について説明する。

移動式清掃装置１は、制御開始後に人が不在であることを検知した場合（ステップＳ１）、図６Ａに示すように、ハッチ３を閉じ、集塵部動作（床面清掃）を開始する（ステップＳ２）。

次に、集塵部であるファン８を駆動して本体下方から吸気８１を吸引し、本体上方から排気８２を排出する空気流れ８０を発生させる。

その後、ファン８の駆動による空気流れ８０の形成を継続した状態で、検知部である距離センサ６０により部屋の形状や自己位置を認識し、駆動輪４を動作させて部屋の中を移動する（ステップＳ３）。

このようにして、移動式清掃装置１は、床上に滞積した塵埃や微粒子を集塵しながら部屋中を移動する。机１１や椅子１２の周囲を移動し、ブラシ７を動作させて下方から吸引することにより、床上に付着した微粒子を本体内部のプレフィルタ１０やフィルタ９に集塵しながら居室１３内の床面をくまなく移動する。

距離センサ６０などの検知部から居室全体を清掃したことを判断するまで床面の微粒子の集塵を継続しながら移動を続け、居室全体を清掃したと判断すると（ステップＳ４）、空気清浄運転を行う。すなわち、図６Ｂに示すように、ハッチ３を開き、ブラシ７の動作を止め、集塵部であるファン８を駆動して本体側面から吸気８１を吸引し、本体上方から排気８２を排気する空気流れ８０を発生させる（ステップＳ５）。

この時、通風抵抗は小さくなっているので、ファン８の回転数は床面の清掃運転時よりも大きくすることが可能である。その後、検知部である距離センサ６０により部屋の形状や自己位置を認識し、駆動輪４を動作させて部屋の中を移動し（ステップＳ６）、部屋内の全域を移動すると待機場所に戻る（ステップＳ７，Ｓ８）。

待機場所に戻ったことを検知すると（ステップＳ９）、駆動輪４を停止し（ステップＳ１０）、一定時間空気清浄運転を継続した後に（ステップＳ１１）、ファン８の駆動を停止し、ハッチ３を閉じ、すべての動作を停止して制御終了する。

次に、図６Ｃ及び図７を用いて、対象の部屋内に人が在室している場合について説明する。

移動式清掃装置１は、制御開始後に人が在室していることを検知した場合（ステップＳ１）、その場から移動せず空気清浄運転のみを行い、本体周囲に浮遊する微粒子を集塵する。駆動輪４は駆動させず、移動せずに待機位置に留まったままでハッチ３を開き（ステップＳ１２）、本体側面から吸気し、フィルタ９で微粒子を捕集して本体上方から排気し、本体周囲に浮遊する微粒子の集塵を継続する（ステップＳ１３）。

しばらく時間が経過するか、外部の環境を検知するセンサにより集塵する微粒子量が減少することを検知するなどして、空気清浄が完了したと判断すると（ステップＳ１４）、集塵部であるファン８を停止し、ハッチ３を閉じて（ステップＳ１５）、すべての動作を停止して制御終了する。

なお、ここでは制御パターンの判断の一例として、人が在室か否かによって制御パターンを判断する場合の動作例を示しているが、場合によっては人の在室を検知する前に、移動式清掃装置１を稼働させる居室１３を指示してその部屋まで移動する移動制御や、人の在室を検知せずにユーザ指示に従って動作する場合も想定される。

また、人の在室の検知は移動式清掃装置１自身で検知する方法に限らず、室内に取り付けられた別のセンサやカメラ等を使用して検知しても良く、あるいはユーザから直接教示しても良い。このような制御も、本発明の範囲に含まれる。

以上説明したように、本実施例の移動式清掃装置１は、室内を移動可能な移動式清掃装置であって、本体外殻となる筐体２と、筐体２内に配置されたファン８と、本体下部に配置されたブラシ７および第１のフィルタ（プレフィルタ１０）と、ファン８により形成される気流（空気流れ８０）の第１のフィルタ（プレフィルタ１０）よりも下流側に配置された第２のフィルタ（フィルタ９）と、筐体２に回動可能に取り付けられ、本体外側に展開可能な可動ハッチ（ハッチ３）を備えており、可動ハッチ（ハッチ３）の開閉を行うことにより、気流（空気流れ８０）の主な流れがブラシ７を通過するモードと、可動ハッチ（ハッチ３）の開口部を通過するモードのいずれかを選択可能であるように構成されている。

また、可動ハッチ（ハッチ３）は、可動ハッチ（ハッチ３）を開いたときに筐体２の外側から吸引した空気を第１のフィルタ（プレフィルタ１０）と第２のフィルタ（フィルタ９）との間に供給可能な位置に設置されている。

［効果］
ハッチ３を開いた状態で移動式清掃装置１を稼働させることで、人が室内に在室している場合には、移動せずに集塵部であるファン８を駆動させることにより、空気中に浮遊している微粒子や飛沫を効率良くフィルタ９に集塵することができ、人が不在時には床面の清掃を行うとともに、空気清浄も大風量にて行うことができる。

また、固定式の集塵手段では、常に床の一部分に置き位置を設定しておく必要があり場所をとって邪魔になることがあるが、本発明の移動式清掃装置１は、必要に応じて必要な部屋で動作させたり、使用しない場合は自動的に邪魔にならない場所に待機させるようにすることも可能であることから、人の邪魔にならないように室内の清掃・空気清浄を行うことができる。

また、移動式であることから、１台で複数の部屋の清掃や空気清浄に対応することも可能である。例えば、日中は人が活動しているが夜間は活動していないスペースなどで、夜中に自動的に動作させておくことによって、複数の部屋を自動的に清掃・空気清浄することも可能である。また、最も効果の高い場所に移動して集塵、空気清浄動作を行うことが可能であるため、固定式に比べて効率と性能が高く、集塵や空気清浄に掛かる時間を短縮できる。

図８から図１１を参照して、本発明の実施例２の移動式清掃装置とそれを用いた清掃方法について説明する。

図８は、本実施例の移動式清掃装置のハッチ開時の斜視図である。図９は、本実施例の移動式清掃装置のハッチ閉時の横断面図である。図１０は、本実施例の移動式清掃装置のハッチ開時の横断面図であり、図８の移動式清掃装置の横断面を示している。図１１は、本実施例の移動式清掃装置の制御構成を示すブロック図である。

本実施例の移動式清掃装置は、主な構成は実施例１と同等であるため、実施例１と異なる部分を中心に、以下で説明する。

［全体構成］
本実施例の移動式清掃装置１は、実施例１の移動式清掃装置１の筐体２内部に紫外線照射装置９０を備え、フィルタ９及びプレフィルタ１０に対して紫外線９１を照射可能な構成である。

本構成により、図９に示すように、ハッチ３を閉じた状態では、空気中に飛散するウイルスを捕集したフィルタ９及びプレフィルタ１０に対して紫外線９１を照射可能であり、また、図１０に示すように、ハッチ３を開いた状態では、移動式清掃装置１の周囲に向かって紫外線９１を照射することができ、床面への殺菌効果が期待できる。

［効果］
空気中に飛散するウイルスをフィルタ９及びプレフィルタ１０で捕集できることに加え、同時に床面にも紫外線９１を照射できることから、床面に付着した微粒子や飛沫を集塵するのと同時に、取り切れなかったウイルスや細菌にも紫外線９１を照射することで不活化や除菌が可能となる。よって、床面清掃及び空気清浄のみを行う場合に比べて、更に感染症の感染防止効果を高めることができる。

図１２から図１４を参照して、本発明の実施例３の移動式清掃装置とそれを用いた清掃方法について説明する。

図１２は、本実施例の移動式清掃装置のハッチ開時の斜視図である。図１３は、本実施例の移動式清掃装置のハッチ閉時の横断面図である。図１４は、本実施例の移動式清掃装置のハッチ開時の横断面図であり、図１２の移動式清掃装置の横断面を示している。

［全体構成］
本実施例の移動式清掃装置１は、実施例１の移動式清掃装置１のハッチ３内部（ハッチ３の内側）に紫外線照射装置９０を備え、フィルタ９及びプレフィルタ１０に対して紫外線９１を照射可能な構成である。

本構成により、図１３に示すように、ハッチ３を閉じた状態では、空気中に飛散するウイルスを捕集したフィルタ９及びプレフィルタ１０に対して紫外線９１を照射可能であり、また、図１４に示すように、ハッチ３を開いた状態では、移動式清掃装置１の周囲に向かって紫外線９１を照射することができ、床面への殺菌効果が期待できる。

また、紫外線照射装置９０は、ハッチ３に搭載されているため、ハッチ３の開度（角度）を変えることにより照射したい向きに紫外線９１を照射することができ、実施例２よりも効率的に紫外線９１の照射が行える。

また、紫外線照射装置９０は、ハッチ３の内側に固定されており、ハッチ３を閉じたときにプレフィルタ１０及びフィルタ９に対して紫外線を照射することができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…移動式清掃装置
２…筐体
３…ハッチ
４…駆動輪
６…制御基板
７…ブラシ
８…ファン
９…フィルタ
１０…プレフィルタ
１１…机
１２…椅子
１３…居室
５０…回転軸
６０…距離センサ
６１…制御部
６２…通信部
８０…空気流れ
８１…吸気
８２…排気
９０…紫外線照射装置
９１…紫外線。

Claims

室内を移動可能な移動式清掃装置であって、
本体外殻となる筐体と、
前記筐体内に配置されたファンと、
本体下部に配置されたブラシおよび第１のフィルタと、
前記ファンにより形成される気流の前記第１のフィルタよりも下流側に配置された第２のフィルタと、
前記筐体に回動可能に取り付けられ、本体外側に展開可能な可動ハッチと、を備え、
前記可動ハッチの開閉を行うことにより、前記気流の主な流れが前記ブラシを通過するモードと、前記可動ハッチの開口部を通過するモードのいずれかを選択可能である移動式清掃装置。
請求項１に記載の移動式清掃装置であって、
前記可動ハッチは、当該可動ハッチを開いたときに前記筐体の外側から吸引した空気を前記第１のフィルタと前記第２のフィルタとの間に供給可能な位置に設置されている移動式清掃装置。
請求項１に記載の移動式清掃装置であって、
前記第１のフィルタおよび前記第２のフィルタに対して紫外線を照射可能な前記筐体内の位置に紫外線照射装置を備える移動式清掃装置。
請求項１に記載の移動式清掃装置であって、
前記可動ハッチの内側に固定され、前記可動ハッチを閉じたときに前記第１のフィルタおよび前記第２のフィルタに対して紫外線を照射可能な紫外線照射装置を備える移動式清掃装置。
請求項１に記載の移動式清掃装置であって、
本体下部に駆動部を備え、
前記駆動部により、自律移動が可能である移動式清掃装置。
移動式清掃装置を用いた清掃方法であって、
（ａ）室内に人が在室か否かを判定するステップ、
（ｂ）前記（ａ）ステップの判定結果に応じて、筐体側面に設置された可動ハッチの開閉を行うことにより、前記移動式清掃装置内の気流の主な流れが本体下部に配置されたブラシを通過するモードと、前記可動ハッチの開口部を通過するモードのいずれかを選択するステップ、
を有することを特徴とする清掃方法。
請求項６に記載の清掃方法であって、
前記（ａ）ステップにおいて、人が不在であると判定した場合、前記可動ハッチを閉じて床面清掃を行った後、前記可動ハッチを開いて室内の空気清浄を行うことを特徴とする清掃方法。
請求項６に記載の清掃方法であって、
前記（ａ）ステップにおいて、人が在室していると判定した場合、前記可動ハッチを開いて室内の空気清浄を行うことを特徴とする清掃方法。